Industriële IoT-monitoring: Essentiële hardwarecomponenten en installatiegids

Componenten en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• Solderbout (algemeen) - Alleen nodig als solderen vereist is

Apps en online diensten

• Blynk - De server/applicatie voor datavisualisatie en meldingen

Over dit project

Achtergrond

Dit project heeft als doel fabrieken te monitoreren en de informatie op je smartphone of andere apparaten beschikbaar te maken via IoT. Het meet gassen, temperatuur, vochtigheid, geluid, barometrische druk en meer, en rapporteert deze gegevens op je mobiele apparaat. Daarnaast waarschuwt het voor gevaarlijke omstandigheden voor werknemers.

Volgens de meest recente brandstatistieken van de National Fire Protection Association (NFPA) gebeuren er gemiddeld 37.000 branden per jaar op industriële en productielocaties. Deze incidenten leiden tot 18 doden, 279 gewonden en 1 miljard dollar aan directe schade. Door brandbare gassen en brandrisico's vroegtijdig te detecteren, kan dit project levens en eigendom redden.

Beschrijving

Dit project monitort een productielocatie op afstand voor temperatuur, beweging, vochtigheid, kooldioxide en meer. Het gebruikt een Arduino Mega en ESP8266 met diverse sensoren. Via IoT worden gegevens op afstand verzonden naar e-mail/SMS over de weersomstandigheden en gasconcentraties. Het programma heeft drempelwaarden ingesteld; bij afwijkingen worden waarschuwingen verstuurd voor direct ingrijpen. Het kan ook foto's maken bij meldingen (met ArduCam). De PIR-sensor detecteert onbevoegde toegang na kantooruren. Blynk fungeert als server en app voor datavisualisatie. Arduino Cloud was eerst overwogen, maar ondersteunt ESP8266 niet. In de toekomst kan het project uitgebreid worden met gezondheidsmonitoring van werknemers via wearables in veiligheidsjassen (bloeddruk, hartslag).

Componenten

Zie de bovenstaande tabel en de schema's voor de complete hardwarelijst en aansluitschema's.

Arduino-installatie

1. Verzamel alle componenten.
2. Upload de sketch Calibrate_MQ2 met de MQ2 aangesloten op A0 op de Arduino in verse lucht. De Serial Monitor toont de Ro-waarde die in de finale sketch vervangen moet worden.
3. Download de Blynk-app.
4. Scan de QR-code (hieronder) om het project te dupliceren.
5. Je ontvangt de authenticatietoken per e-mail.
6. Wijzig SSID, wachtwoord, auth-token en Ro-waarde in de Industries_Monitor sketch.
7. Upload Industries_Monitor naar je Arduino Mega en sluit de ESP8266 en andere sensoren aan volgens het schema.
8. Schema's en code zijn hieronder bijgevoegd.

Serverkant

• De server wordt beheerd door Blynk (gratis applicatie/hosting).
• Datauitwisseling verloopt via POST, PUT, GET tussen telefoon en ESP8266.
• Je kunt ook een eigen server opzetten: Blynk Server GitHub.

Data bekijken

• Installeer Blynk op je smartphone (App Store/Play Store).
• Open het project dat je via de QR-code hebt aangemaakt.
• Pas e-mailadres en andere instellingen aan.
• Druk op de play-knop voor live data.
• Je ziet temperatuur, vochtigheid, luchtdruk, beweging, gasmetingen.
• Grafieken met historie zijn beschikbaar (SuperChart Widget vereist).
• Bij toename van gaswaarden (CO, LPG, rook) activeert de server de afzuiging of verhoogt de snelheid, en gaat een luid alarm af.
• Details vind je in de Eventor Widget van Blynk.

Werking

De Arduino Mega is gekozen vanwege het geheugen; het project vereist niet veel pinnen. De Mega communiceert via seriële interface met de ESP8266, die de WiFi-verbinding en MQTT-communicatie met de Blynk-server regelt.

Het systeem meet temperatuur en druk (BMP280), vochtigheid (DHT11), en gassen als koolmonoxide, LPG en rook (MQ2). De PIR-sensor detecteert menselijke aanwezigheid. Het grootste deel van de data-analyse gebeurt serverzijde via Blynk, die de webinterface host, data beheert en via de Eventor-widget meldingen en acties triggert op basis van de ontvangen data. De code en Blynk-interface geven verder inzicht in de werking.

Code

Industries_Monitor

Finale sketch voor Arduino Mega.

Calibrate_MQ2

Code om Ro-waarde voor MQ2 te bepalen. Sluit MQ2 aan op A0.

Schema's

Dit is het schema van het project in PNG-formaat.

• Sluit MQ2 aan op de print met voedingspennen en analoge pin (A) verbonden met pin A0 van de Arduino Mega.
• Sluit de datapin van de PIR-sensor aan op pin 7 van de Arduino Mega (configureerbaar in Blynk).
• Download de Blynk-app en scan de QR-code.