Жайлылықты бақылау сенсорлық станциясын қалай құруға болады: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл нұсқаулықта TUK, Kaiserslautern, Technische Universität Kaiserslautern, ТУК -те салынған қоршаған орта бөлімінде жасалынған, қоршаған орта жағдайларына арналған біріктірілген сенсорлық құрылғы CoMoS деп аталатын Comfort Monitoring Station станциясының дизайны мен құрылысы сипатталған.

CoMoS ESP32 контроллері мен ауа температурасы мен салыстырмалы ылғалдылық (Si7021), ауа жылдамдығы (қазіргі заманғы құрылғы бойынша жел сенсоры. C) және глобус температурасы (қара шамда DS18B20) үшін сенсорларды қолданады. жарықдиодты индикатор (WS2812B) арқылы визуалды кері байланысы бар корпус құрастыру. Сонымен қатар, жергілікті визуалды жағдайды талдау үшін жарықтандыру сенсоры (BH1750) енгізілген. Барлық сенсорлық деректер мезгіл-мезгіл оқылады және Wi-Fi арқылы деректер базасының серверіне жіберіледі, оны бақылау мен басқару үшін пайдалануға болады.

Бұл дамудың мотивациясы-бағасы 3000 евродан асатын зертханалық сенсорлық құрылғыларға арзан, бірақ өте қуатты балама алу. Керісінше, CoMoS жалпы бағасы 50 еуроға жуық аппараттық құралдарды пайдаланады, сондықтан әр жұмыс орнында немесе ғимараттың учаскесінде жеке жылулық және визуалды жағдайды нақты уақыт режимінде анықтау үшін кеңсе ғимараттарында орналастырылуы мүмкін.

Біздің зерттеулер мен кафедрадағы байланысты жұмыстар туралы қосымша ақпарат алу үшін Living Lab ақылды кеңсе кеңістігін қараңыз немесе тиісті автормен тікелей LinkedIn арқылы хабарласыңыз. Барлық авторлардың байланыстары осы нұсқаулықтың соңында көрсетілген.

Құрылымдық ескерту: Бұл нұсқаулықта CoMoS бастапқы орнатылымы сипатталған, бірақ сонымен бірге біз жақында әзірлеген бірнеше нұсқалар туралы ақпарат пен нұсқаулықтар берілген: Стандартты бөлшектерден жасалған түпнұсқа корпусынан басқа, 3D басып шығару мүмкіндігі бар. Деректер базасы сервері қосылған түпнұсқалық құрылғыдан басқа, SD-картасы бар жады, интеграцияланған WIFi кіру нүктесі және сенсорлық көрсеткіштерді визуализациялауға арналған мобильді қосымша бар балама дербес нұсқа бар. Сәйкес тарауларда белгіленген опцияларды және соңғы тараудағы оқшау опцияны тексеріңіз.

Жеке ескерту: Бұл автордың бірінші нұсқаулығы, және ол егжей -тегжейлі және күрделі орнатуды қамтиды. Егер осы қадамдар барысында қандай да бір мәліметтер немесе ақпарат жетіспесе, осы беттің түсініктемелер бөлімі, электрондық пошта немесе LinkedIn арқылы хабарласудан тартынбаңыз.

1 -қадам: фондық - жылулық және визуалды жайлылық

Жылулық және визуалды жайлылық, әсіресе кеңсе мен жұмыс ортасында, сонымен қатар тұрғын үй секторында маңызды тақырыпқа айналды. Бұл саладағы басты қиындық - жеке адамдардың жылулық қабылдауы жиі кең ауқымда өзгереді. Белгілі бір термиялық жағдайда бір адам ыстық сезінуі мүмкін, ал екіншісі суықта. Себебі жеке термиялық қабылдауға ауа температурасының физикалық факторлары, салыстырмалы ылғалдылық, ауа жылдамдығы және қоршаған беттердің жарқыраған температурасы сияқты көптеген факторлар әсер етеді. Сонымен қатар, киім, метаболикалық белсенділік, жас ерекшелігі, жынысы, дене массасы және басқалары термиялық қабылдауға әсер етеді.

Жеке факторлар жылыту мен салқындатуды басқару тұрғысынан белгісіздік болып қалса да, физикалық факторларды сенсорлық құрылғылармен дәл анықтауға болады. Ауа температурасын, салыстырмалы ылғалдылықты, ауа жылдамдығын және глобус температурасын өлшеуге және ғимарат басқару элементтеріне тікелей кіріс ретінде пайдалануға болады. Одан әрі егжей-тегжейлі көзқараста оларды PMV болжанған орташа дауыс дегенді білдіретін PMV индексін есептеу үшін кіріс ретінде пайдалануға болады. Бұл ортадағы адамдар бөлме температурасында жылу сезімін қалай бағалайтынын сипаттайды. PMV мәні -3 (суықтан) +3 (ыстық) дейін қабылдай алады, 0 бейтарап күй.

Неліктен біз бұл PMV туралы айтамыз? Жақсы, өйткені жеке жайлылықта бұл ғимараттағы жылу жағдайының сапалық критерийі бола алатын жиі қолданылатын көрсеткіш. CoMoS көмегімен PMV есептеуге қажетті барлық қоршаған орта параметрлерін өлшеуге болады.

Егер сізді қызықтыратын болсаңыз, жылулық жайлылық, жер шарының контексті және орташа сәулелену температурасы, PMV индексі және ASHRAE стандартын енгізу туралы көбірек біліңіз.

Уикипедия: Жылулық жайлылық

ISO 7726 Жылу ортасының эргономикасы

ASHRAE NPO

Айтпақшы: жеке жылу мен визуалды жайлылықты қамтамасыз ету үшін жекелендірілген орта саласында бұрыннан бар, бірақ сонымен қатар жаңадан әзірленген гаджеттер көп. Кішкене жұмыс үстелінің желдеткіштері-жақсы белгілі мысал. Сонымен қатар, жаяу жылытқыштар, жылытылатын және желдетілетін орындықтар немесе инфрақызыл сәулелендіру мен салқындатуға арналған кеңсе бөлімдері әзірленуде немесе тіпті нарықта бар. Бұл технологиялардың барлығы, мысалы, жұмыс орнындағы жергілікті жылу жағдайына әсер етеді және оларды жергілікті сенсорлық мәліметтер негізінде автоматты түрде басқаруға болады, бұл қадамның суреттерінде көрсетілгендей.

Жекелендірілген ортаның гаджеттері мен жүргізіліп жатқан зерттеулер туралы қосымша ақпаратты мына жерден алуға болады

Living Lab ақылды кеңсе кеңістігі: жеке орта

Калифорния университеті, Беркли

Салқындатқыш құрылғыларды жеке жылыту туралы ZEN есебі [PDF]

SBRC Wollongong университеті

2 -қадам: жүйелік схема

Әзірлеу процесінің негізгі мақсаттарының бірі - бұл ашық кеңседе кемінде он жеке жұмыс орнының ішкі экологиялық жағдайын өлшеу үшін сымсыз, ықшам және арзан сенсорлық құрылғыны құру. Сондықтан станция ESP32-WROOM-32 бортында WiFi байланысы бар, сенсорлардың барлық түрлеріне арналған қосқыш түйреуіштері мен қолдау көрсетілетін шиналармен жабдықталған. Сенсорлық станциялар бөлек IoT-WiFi пайдаланады және мәліметтердің оқылуын мәліметтер қорының серверінде жұмыс істейтін PHP сценарийі арқылы MariaDB мәліметтер базасына жібереді. Қажет болса, қолдануға оңай Grafana визуалды шығысын да орнатуға болады.

Жоғарыда келтірілген схема жүйені орнатуға шолу ретінде барлық перифериялық компоненттердің орналасуын көрсетеді, бірақ бұл нұсқаулық сенсорлық станцияның өзіне бағытталған. Әрине, PHP файлы мен SQL қосылымының сипаттамасы CoMoS құруға, қосылуға және пайдалануға қажетті барлық ақпаратты беру үшін кейінірек қосылады.

Ескертпе: нұсқаулықтың соңында CoMoS-тың SD-карталық жады, ішкі WiFi кіру нүктесі және мобильді құрылғыларға арналған веб-қосымшасы бар оқшау автономды нұсқаны құру бойынша нұсқауларды таба аласыз.

3 -қадам: жабдықтау тізімі

Электроника

Датчиктер мен контроллер, суретте көрсетілгендей:

• ESP32-WROOM-32 микроконтроллер (espressif.com) [A]
• Si7021 немесе GY21 температура мен ылғалдылық сенсоры (adafruit.com) [B]
• DS18B20+ температура сенсоры (adafruit.com) [C]
• Rev C. ауа жылдамдығы сенсоры (moderndevice.com) [D]
• WS2812B 5050 күй жарық диоды (adafruit.com) [E]
• BH1750 жарықтандыру сенсоры (amazon.de) [F]

Басқа электр бөлшектері:

• 4, 7к тартылатын резистор (adafruit.com)
• 0, 14 мм² (немесе ұқсас) стандартты сым (adafruit.com)
• 2x Wago жинақы қосқыштары (wago.com)
• Микро USB кабелі (sparkfun.com)

Корпустың бөліктері (Келесі қадамда осы бөлшектер мен өлшемдер туралы толығырақ ақпаратты табыңыз. Егер сізде 3D-принтер болса, сізге тек үстел теннисі допы қажет. Келесі қадамды өткізіп жіберіңіз және 5-қадамда басып шығару үшін барлық ақпарат пен файлдарды табыңыз.)

• 50х4 мм дөңгелек акрил пластина [1]
• Болат табақ дөңгелек 40x10 мм [2]
• Акрил түтігі 50x5x140 мм [3]
• 40х5 мм дөңгелек акрил пластина [4]
• Акрил түтігі 12x2x50 мм [5]
• Үстел теннисі добы [6]

Әр түрлі

• Ақ бояу спрейі
• Қара күңгірт бояу спрейі
• Кейбір таспа
• Кішкене оқшаулағыш жүн, мақта мата немесе ұқсас нәрсе

Құралдар

• Қуат бұрғы
• 8 мм бұрғылау бұрғысы
• 6 мм ағаш/пластикалық бұрғы
• 12 мм ағаш/пластикалық бұрғы
• Жіңішке қолмен аралау
• Қағаз
• Сымды кесуге арналған қысқыштар
• Сымды тазартқыш
• Пісіретін темір мен қалайы
• Қуатты желім немесе ыстық желім пистолеті

Бағдарламалық қамтамасыз ету мен кітапханалар (Сандар біз қолданған және аппараттық құралдарды тексерген кітапхананың нұсқаларын көрсетеді. Жаңа кітапханалар да жұмыс істеуі керек, бірақ біз әр түрлі / жаңа нұсқаларды қолдана отырып, кейде кейбір мәселелерге тап болдық.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• ESP32 Core кітапханасы
• BH1750FVI кітапханасы
• Adafruit_Si7021 кітапханасы (1.0.1)
• Adafruit_NeoPixel кітапханасы (1.1.6)
• DallasTemperature кітапханасы (3.7.9)
• OneWire кітапханасы (2.3.3)

4 -қадам: Корпустың дизайны мен құрылысы - 1 нұсқа

CoMoS дизайнында сенсорлардың көпшілігі үстіңгі аймаққа орнатылған жұқа, тік корпусы бар, тек төменгі жағында температура мен ылғалдылық сенсоры орнатылған. Датчиктің орналасуы мен орналасуы өлшенетін айнымалылардың нақты талаптарына сәйкес келеді:

• Si7021 температура мен ылғалдылық сенсоры корпустың сыртына, оның түбіне жақын орналасқан, сенсордың айналасында ауаның еркін айналымын қамтамасыз етеді және корпустың ішіндегі микроконтроллер шығаратын қалдық жылу әсерін азайтады.
• BH1750 жарықтандыру сенсоры корпустың жазық үстіңгі жағына орнатылады, бұл жұмыс орнындағы жарықтандырудың жалпы стандарттарына сәйкес көлденең беттегі жарықтандыруды өлшеу үшін.
• Rev. C жел датчигі де корпустың жоғарғы жағына орнатылған, оның электроникасы корпустың ішінде жасырылған, бірақ оның айналасында ауа бар ашық термиялық анемометр мен температура сенсоры бар тістері бар.
• DS18B20 температура сенсоры станцияның жоғарғы жағында, қара боялған үстел теннисі шарының ішінде орнатылған. Жоғарғы позиция көру факторларын азайту үшін қажет, сондықтан сенсорлық станцияның глобус температурасын өлшеуге радиациялық әсері.

Орташа жарқыраған температура мен қара теннис доптарын глобустың температуралық сенсорлары ретінде пайдалану туралы қосымша ресурстар:

Ван, Шан және Ли, Юго. (2015). Күндізгі ашық ауаға арналған акрил және мыс глобусының термометрлерінің жарамдылығы. Құрылыс және қоршаған орта. 89. 10.1016/j.buildenv.2015.03.002.

де Құрметті, Ричард. (1987). Пинг-понг глобусының термометрлері орташа сәулелену температурасына арналған. H & Eng.,. 60. 10-12.

Корпус өндіріс уақыты мен күшін мүмкіндігінше аз ұстау үшін жасалған. Ол қарапайым құралдар мен дағдылардың көмегімен стандартты бөлшектер мен компоненттерден оңай құрастырылады. Немесе 3D-принтері бар бақытты адамдар үшін корпустың барлық бөліктерін 3D басып шығаруға болады. Корпусты басып шығару үшін осы қадамның қалған бөлігін өткізіп жіберуге болады және барлық қажетті файлдар мен нұсқауларды келесі қадамда табуға болады.

Стандартты бөлшектерден конструкция үшін олардың көпшілігі үшін фитинг өлшемдері таңдалады:

• Негізгі корпус - сыртқы диаметрі 50 мм, қабырғасының қалыңдығы 5 мм, биіктігі 140 мм акрил (PMMA) құбыры.
• Жарық диодты жарық өткізгіш ретінде қызмет ететін төменгі пластина - диаметрі 50 мм және қалыңдығы 4 мм акрил дөңгелек табақ.
• Диаметрі 40 мм және қалыңдығы 10 мм болат дөңгелек астыңғы тақтайшаның үстіне салмақ ретінде орнатылады және станция құлап кетпес үшін және төменгі пластинаны ұстап тұру үшін негізгі корпустың төменгі ұшына бекітіледі. орында.
• Жоғарғы табақ негізгі корпустың түтігіне де сәйкес келеді. Ол PMMA -дан жасалған және диаметрі 40 мм және қалыңдығы 5 мм.
• Ақырында, жоғарғы көтергіш түтік PMMA болып табылады, сыртқы диаметрі 10 мм, қабырғасының қалыңдығы 2 мм және ұзындығы 50 мм.

Дайындау мен құрастыру процесі қарапайым, бұрғылау үшін бірнеше тесіктерден басталады. Болат дөңгелегі светодиоды мен кабельдерді орналастыру үшін 8 мм үздіксіз тесік қажет. Негізгі корпусқа USB және сенсорлық кабельдер үшін кабельді беру және желдету тесіктері ретінде шамамен 6 мм тесіктер қажет. Саңылаулардың саны мен орналасуы сіздің қалауыңызға қарай өзгеруі мүмкін. Әзірлеушілердің таңдауы - артқы жағында алты саңылау, үстіңгі және астыңғы жағына жақын, ал алдыңғы жағында екі, бір жоғарғы, бір түбінде сілтеме.

Үстіңгі тақтайша - ең күрделі бөлік. Жоғарғы көтергіш түтікке сәйкес келу үшін орталықтандырылған, түзу және үздіксіз 12 мм тұтас, жарықтандыру сенсорының кабеліне сәйкес келетін басқа 6 мм орталық тесік және желге сәйкес келетін ені шамамен 1, 5 мм және ұзындығы 18 мм болатын жіңішке тесік қажет. сенсор Анықтама үшін суреттерді қараңыз. Ақырында, үстел теннисі шарына температура сенсоры мен кабельге сәйкес келетін 6 мм тұтас қажет.

Келесі қадамда төменгі пластинадан басқа барлық PMMA бөлшектерін спреймен бояу керек, сілтеме ақ. Үстел теннисі шарының күңгірт қара түске боялуы оның жылулық және оптикалық атрибуттарын анықтау үшін қажет.

Болат дөңгелек ортаңғы және төменгі пластинаға тегіс желімделген. Жоғарғы көтергіш түтік үстіңгі пластинаның 12 мм саңылауына жабыстырылады. Үстел теннисі допы көтергіштің жоғарғы жағына жабыстырылған, оның саңылауы көтергіш түтіктің ішкі саңылауына сәйкес келеді, сондықтан температура сенсоры мен кабель допқа көтергіш түтік арқылы енгізілуі мүмкін.

Бұл қадаммен корпустың барлық бөліктері оларды біріктіру арқылы жинауға дайын. Егер кейбіреулер тым тығыз болса, оларды аздап тегістеңіз, егер тым бос болса, жұқа таспаны қосыңыз.

5 -қадам: Корпустың дизайны мен құрылысы - 2 нұсқа

CoMoS корпусын құрудың 1-нұсқасы әлі де жылдам және қарапайым болса да, 3D-принтерге бұл жұмысты орындауға мүмкіндік беру оңайырақ болуы мүмкін. Сондай -ақ, бұл нұсқада корпус келесі қадамда сипатталғандай сымдарды оңай қосуға және жинауға мүмкіндік беру үшін үш бөлікке, жоғарғы, корпус және төменгі бөлікке бөлінеді.

Файлдар мен принтер параметрлері туралы қосымша ақпарат Thingiverse сайтында берілген:

Thingiverse бағдарламасындағы CoMoS файлдары

Жоғарғы және корпустық бөліктерге ақ жіптерді қолдану бойынша нұсқауларды орындау ұсынылады. Бұл корпустың күн сәулесінде тым тез қызып кетуіне жол бермейді және жалған өлшемдерді болдырмайды. Жарықдиодты индикаторды жарықтандыруға мүмкіндік беру үшін төменгі бөлікте мөлдір жіп қолданылуы керек.

1 -нұсқаның тағы бір нұсқасы - металл дөңгелек жоқ. CoMoS құлап кетпеуі үшін, астыңғы мөлдір бөлігіне/тірегіне шарлар немесе металл шайбалар сияқты кез келген салмақты қою керек. Ол белгілі бір салмақты ұстап тұру үшін шетінен жасалған. Сонымен қатар, CoMoS екі жақты таспаның көмегімен орнатылған жерге таспамен жабыстырылуы мүмкін.

Ескерту: Thingiverse қалтасында CoMoS корпусына орнатуға болатын micro SD картаны оқу құрылғысына арналған файлдар бар. Бұл жағдай міндетті емес және осы нұсқаулықтың соңғы қадамында сипатталған оқшау нұсқаның бөлігі.

6 -қадам: сымдар мен құрастыру

ESP, сенсорлар, жарықдиодты және USB кабелі осы қадамның суреттерінде көрсетілген схемаға сәйкес дәнекерленген және қосылған. Кейінірек сипатталған мысал кодына сәйкес келетін PIN-тағайындау:

• 14 - Көпірді қалпына келтіру (EN) - [сұр]
• 17 - WS2811 (жарық диоды) - [жасыл]
• 18 - DS18B20+ үшін тартқыш резистор
• 19 - DS18B20+ (Бір сым) - [күлгін]
• 21 - BH1750 & SI7021 (SDA) - [көк]
• 22 - BH1750 & SI7021 (SCL) - [сары]
• 25 - BH1750 (V -дюйм) - [қоңыр]
• 26 - SI7021 (V -дюйм) - [қоңыр]
• 27 - DS18B20+ (кірістірілген) - [қоңыр]
• 34 - Жел сенсоры (TMP) - [көгілдір]
• 35 - Жел сенсоры (RV) - [қызғылт сары]
• VIN - USB кабелі (+5В) - [қызыл]
• GND - USB кабелі (GND) - [қара]

Si7021, BH1750 және DS18B20+ датчиктері ESP32 IO-штыры арқылы қуатталады. Бұл мүмкін, себебі олардың максималды ток күші ESP -тің бір істік үшін максималды ток мөлшерінен төмен және сенсорлық байланыс қателігі кезінде сенсорларды қуат көзінен ажырату арқылы қалпына келтіру үшін қажет. Қосымша ақпарат алу үшін ESP кодын және түсініктемелерді қараңыз.

USB кабелі сияқты Si7021 және BH1750 датчиктерін келесі қадамда жинауға мүмкіндік беретін арнайы саңылауларға салынған кабельдермен дәнекерлеу керек. Құрылғыларды USB кабелі арқылы қуат көзіне қосу үшін WAGO жинақы қосқыш қосқыштары қолданылады. Барлығы USB арқылы 5 В тұрақты токпен жұмыс істейді, ол 3, 3 В ESP32 логикалық деңгейімен жұмыс істейді. Қосымша жағдайда микро USB кабелінің деректер түйреуіштері микро USB ашасына қайта қосылып, ESP микро USB портына қосылуы мүмкін. розетка, корпус жабылған кезде кодты ESP32 -ге жіберу үшін қуат кірісі және деректер байланысы ретінде. Әйтпесе, егер схемада көрсетілгендей қосылса, корпусты жинамас бұрын ESP -ке кодты беру үшін басқа бұзылмайтын микро USB кабелі қажет.

Si7021 температура сенсоры корпустың артқы жағына, түбіне жақын жабыстырылады. Корпуста жылудың әсерінен жалған температура көрсеткіштерін болдырмау үшін бұл сенсорды төменгі жағына бекіту өте маңызды. Бұл мәселе туралы қосымша ақпарат алу үшін Эпилог қадамын қараңыз. BH1750 жарықтандыру датчигі үстіңгі тақтаға жабыстырылады, ал жел датчигі қарама -қарсы жақтағы ойыққа орнатылады. Егер ол тым жоғалатын болса, сенсордың орталық бөлігінің айналасындағы кішкене таспа оны орнында ұстауға көмектеседі. DS18B20 температура датчигі үстіңгі көтергіш арқылы үстел теннисі допына енгізіледі, соңғы нүктесі доптың ортасында. Жоғарғы көтергіштің ішкі жағы оқшаулағыш жүнмен толтырылған, ал төменгі саңылау таспамен немесе ыстық желіммен тығыздалған, бұл жер шарына өткізгіш немесе конвективті жылу берілуін болдырмайды. Светодиод төменгі пластинаны жарықтандыру үшін төмен қарайтын болат дөңгелек тесікке бекітілген.

Барлық сымдар, біріктіргіш коннекторлар және ESP32 негізгі корпустың ішіне енеді және корпустың барлық бөліктері түпкілікті жинауға қосылады.

7 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету - ESP, PHP және MariaDB конфигурациясы

ESP32 микроконтроллерін Arduino IDE мен Espressif ұсынған ESP32 Core кітапханасының көмегімен бағдарламалауға болады. IDE -ді ESP32 үйлесімділігіне қалай орнату керектігі туралы Интернетте көптеген оқулықтар бар, мысалы.

Орнатылғаннан кейін бекітілген код ESP32 -ге жіберіледі. Ол түсінікті болу үшін түсіндірілген, бірақ кейбір негізгі ерекшеліктер:

• Оның басында «пайдаланушы конфигурациясы» бөлімі бар, онда жеке идентификатор мен пароль, дерекқор серверінің IP -мекен -жайы, деректердің қажетті оқылуы мен жіберу кезеңі сияқты жеке айнымалыларды орнату қажет. Ол сонымен қатар желдің жылдамдығының нөлдік көрсеткішін 0-ге дейін тұрақсыз қуат көзі жағдайында реттеуге болатын «желді нөлдік реттеу» айнымалысын қамтиды.
• Кодқа авторлар анықтаған он сенсорлық станцияны калибрлеуге негізделген орташа калибрлеу факторлары кіреді. Қосымша ақпарат пен мүмкін болатын жеке түзету үшін эпилог қадамын қараңыз.
• Әр түрлі қателерді өңдеу кодтың бірнеше бөліміне енгізілген. Әсіресе, ESP32 контроллерінде жиі кездесетін автобус байланысының қателерін тиімді анықтау және өңдеу. Қосымша ақпарат алу үшін тағы да эпилог қадамын қараңыз.
• Ол сенсорлық станцияның ағымдағы күйін және кез келген қателерді көрсетуге арналған жарықдиодты түсті шығысқа ие. Қосымша ақпарат алу үшін Нәтижелер қадамын қараңыз.

Қосылған PHP файлы serverIP/sensor.php мекенжайындағы дерекқор серверінің түпкі қалтасында орнатылуы және қол жетімді болуы керек. PHP файлының атауы мен деректерді өңдеу мазмұны ESP қоңырау функциясының кодымен сәйкес келуі керек, ал екінші жағынан, деректердің оқылуын сақтауға мүмкіндік беру үшін, мәліметтер қорының кесте қондырғысына сәйкес келуі керек. Қосылған мысал кодтары сәйкес келеді, бірақ егер сіз кейбір айнымалыларды өзгерткен болсаңыз, оларды бүкіл жүйе бойынша өзгертуге тура келеді. PHP файлының басында реттеу ортасы бар, онда жүйенің ортасына, әсіресе дерекқордың пайдаланушы аты мен пароліне және мәліметтер базасының атауына сәйкес жеке түзетулер енгізіледі.

MariaDB немесе SQL дерекқоры сол серверде сенсор станциясының коды мен PHP сценарийінде қолданылатын кесте қондырғысына сәйкес орнатылады. Мысал кодында MariaDB мәліметтер қорының атауы - «сенсорлық станция», ол «деректер» деп аталатын кестеде, онда UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, және IllumMax.

Grafana аналитикалық және бақылау платформасын серверге қосымша түрде орнатуға болады, бұл дерекқорды тікелей визуализациялау үшін. Бұл дамудың негізгі ерекшелігі емес, сондықтан бұл нұсқаулықта бұдан әрі сипатталмаған.

8 -қадам: Нәтижелер - деректерді оқу және тексеру

Барлық сымдар, монтаждау, бағдарламалау және қоршаған ортаны реттеу аяқталғаннан кейін сенсорлық станция деректердің оқылуын мерзімді түрде дерекқорға жібереді. Қуат кезінде жарықдиодтың төменгі түсі арқылы бірнеше жұмыс күйі көрсетіледі:

• Жүктеу кезінде жарықдиодты сары түспен жанады, ол WiFi -ге қосылмағанын көрсетеді.
• Қосылған кезде және қосқанда, индикатор көк болады.
• Сенсорлық станция сенсорлық көрсеткіштерді орындайды және оны серверге мезгіл -мезгіл жібереді. Әрбір сәтті тасымалдау 600 мс жасыл жарық импульсімен көрсетіледі.
• Қате болған жағдайда, қате түріне сәйкес индикатор қызыл, күлгін немесе сарғыш түске боялады. Белгілі бір уақыттан немесе қателерден кейін сенсорлық станция барлық датчиктерді автоматты түрде қалпына келтіреді және қайта жүктеледі, бұл қайтадан етіктің сары шамымен көрсетіледі. Индикатор түстері туралы қосымша ақпарат алу үшін ESP32 кодын және түсініктемелерді қараңыз.

Бұл соңғы қадаммен сенсорлық станция үздіксіз жұмыс істейді және жұмыс істейді. Бүгінгі таңда Living Lab ақылды кеңсе кеңістігінде 10 сенсорлық станциялар желісі орнатылған және жұмыс істейді.

9-қадам: балама: оқшау нұсқа

CoMoS-тың дамуы жалғасуда және бұл жалғасатын процестің бірінші нәтижесі-бұл автономды нұсқа. CoMoS нұсқасына экологиялық деректерді бақылау және жазу үшін мәліметтер базасы сервері мен WiFi желісі қажет емес.

Жаңа негізгі ерекшеліктер:

• Деректердің оқылуы ішкі micro SD картасында, Excel форматында CSV форматында сақталады.
• Кез келген мобильді құрылғы арқылы CoMoS -ке кіруге арналған кіріктірілген WiFi кіру нүктесі.
• Бұл қадамға бекітілген суретте және скриншоттарда көрсетілгендей, SD картасынан тікелей файлды жүктеу арқылы тікелей деректерге, параметрлерге және қоймаға кіруге арналған веб-негізделген бағдарлама (ESP32 ішкі веб-сервері, интернет байланысы қажет емес).

Бұл WiFi мен дерекқор байланысын ауыстырады, ал калибрлеуді және барлық дизайн мен құрылысты қосқандағы барлық басқа мүмкіндіктер бастапқы нұсқадан өзгеріссіз қалады. Соған қарамастан, оқшауланған CoMoS тәжірибені және ESP32 «SPIFFS» ішкі файлдық басқару жүйесіне қалай қол жеткізуге болатынын және веб-қосымшаның қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін HTML, CSS және Javascript туралы аз білуді қажет етеді. Сонымен қатар, жұмыс істеу үшін бірнеше / басқа кітапханалар қажет.

Бағдарламалау және SPIFFS файлдық жүйесіне жүктеу туралы қосымша ақпарат алу үшін қажетті кітапханалар үшін қоса берілген ZIP файлындағы Arduino кодын және келесі сілтемелерді тексеріңіз:

Espressif бойынша SPIFFS кітапханасы

Me-no-dev жасаған SPIFFS файл жүктеушісі

Pedroalbuquerque ESP32WebServer кітапханасы

Бұл жаңа нұсқа болашақта жариялануы мүмкін жаңа нұсқаулық болады. Бірақ әзірше, әсіресе тәжірибелі пайдаланушылар үшін, біз оны орнату үшін қажет негізгі ақпарат пен файлдарды бөлісу мүмкіндігін жіберіп алғымыз келмейді.

Оқшауланған CoMoS құрудың жылдам қадамдары:

• Алдыңғы қадамға сәйкес іс жасаңыз. Қосымша түрде, Micro SC картасын оқу құрылғысының CoMoS корпусына бекітілуі үшін қосымша корпусты 3D басып шығарыңыз. Егер сізде 3D принтері болмаса, картаны оқу құралын CoMoS негізгі корпусының ішіне қоюға болады, алаңдамаңыз.
• Барлық датчиктерді бұрын сипатталғандай сыммен қосыңыз, бірақ сонымен қатар осы қадамға бекітілген сым схемасында көрсетілгендей micro SD картасын оқу құралы (amazon.com) мен DS3231 нақты уақыт сағатын (adafruit.com) орнатыңыз және сыммен қосыңыз. Ескертпе: тартқыш резистордың түйреуіштері мен oneWire сымдардың бастапқы схемасынан өзгеше!
• Arduino кодын тексеріңіз және WiFi кіру нүктесінің «ssid_AP» және «password_AP» айнымалы мәндерін жеке қалауыңыз бойынша реттеңіз. Егер реттелмесе, стандартты SSID - «CoMoS_AP», ал пароль - «12345678».
• Micro SD картасын салыңыз, кодты жүктеңіз, «деректер» қалтасының мазмұнын SPIFFS файл жүктеушісінің көмегімен ESP32 -ге жүктеңіз және кез келген мобильді құрылғыны WiFi кіру нүктесіне қосыңыз.
• Мобильді шолғышта «192.168.4.1» өтіңіз және ләззат алыңыз!

Қолданбаның барлығы html, css және javascript негізінде жасалған. Бұл жергілікті, Интернет байланысы жоқ немесе қажет емес. Ол орнату беті мен жады бетіне кіруге арналған қолданба ішіндегі мәзірді ұсынады. Орнату бетінде сіз жергілікті күн мен уақыт, сенсордың оқу интервалы және т. Жад бетінде SD картасындағы файлдардың тізімі бар. Файл атауын басу CSV файлын мобильді құрылғыға тікелей жүктеуді бастайды.

Бұл жүйелік қондырғы ішкі экологиялық жағдайды жеке және қашықтан бақылауға мүмкіндік береді. Сенсордың барлық көрсеткіштері мезгіл -мезгіл SD картасында сақталады, әр жаңа күн үшін жаңа файлдар жасалады. Бұл бірнеше апта немесе ай бойы қол жеткізусіз немесе техникалық қызмет көрсетусіз үздіксіз жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Жоғарыда айтылғандай, бұл әлі де жалғасатын зерттеулер мен әзірлемелер. Егер сізге қосымша ақпарат немесе көмек қажет болса, түсініктемелер арқылы немесе тікелей LinkedIn арқылы тиісті автормен хабарласудан тартынбаңыз.

10 -қадам: Эпилог - белгілі мәселелер мен болжам

Бұл нұсқаулықта сипатталған сенсорлық станция ұзақ және үздіксіз зерттеулердің нәтижесі болып табылады. Мақсат-үй жағдайындағы экологиялық жағдайларға сенімді, дәл, бірақ арзан сенсорлық жүйені құру. Бұл маңызды міндеттерді шешеді және оларды шешуге мәжбүр етеді:

Сенсордың дәлдігі мен калибрлеу

Бұл жобада қолданылатын сенсорлардың барлығы төмен немесе орташа бағамен салыстырмалы түрде жоғары дәлдікті ұсынады. Көбісі ішкі шуды төмендету мен байланыс үшін цифрлық шина интерфейсімен жабдықталған, бұл калибрлеуді немесе деңгейді реттеу қажеттілігін азайтады. Қалай болғанда да, сенсорлар белгілі бір атрибуттары бар корпуста немесе корпуста орнатылғандықтан, авторлар сенсорлық станцияның толық калибрлеуін тіркеген суреттерде қысқаша көрсетілгендей жүргізді. Барлығы он бірдей сенсорлық станциялар қоршаған орта жағдайында сыналды және TESTO 480 кәсіби климаттық сенсорлық қондырғымен салыстырылды. Осы жүгірулерден мысал кодына кіретін калибрлеу факторлары анықталды. Олар жеке датчиктерге корпустың және электрониканың әсерін қарапайым өтеуге мүмкіндік береді. Ең жоғары дәлдікке жету үшін әр сенсорлық станция үшін жеке калибрлеу ұсынылады. Бұл жүйені калибрлеу - бұл нұсқаулықта сипатталған даму мен құрылудан басқа, авторлардың зерттеулерінің екінші бағыты. Ол әлі де рецензияланатын және желіге қосыла салысымен осында байланыстырылатын қосымша, қосылған басылымда талқыланады. Бұл тақырып бойынша авторлардың веб -сайтынан қосымша ақпарат алуға болады.

ESP32 жұмысының тұрақтылығы

Бұл кодта қолданылатын барлық Arduino негізіндегі сенсорлық кітапханалар ESP32 тақтасымен толық үйлесімді емес. Бұл мәселе Интернетте көптеген нүктелерде кеңінен талқыланды, әсіресе I2C пен OneWire байланысының тұрақтылығына қатысты. Бұл жағдайда датчиктерді ESP32 құрылғысының IO түйреуіштері арқылы олардың қуат көзін қалпына келтіру мақсатында өшіруге мүмкіндік беретін жаңартылған қателерді анықтау мен өңдеудің жаңа құралы жүзеге асырылады. Бүгінгі көзқарас бойынша бұл шешім ұсынылған жоқ немесе кеңінен талқыланбайды. Бұл қажеттіліктен туындады, бірақ бүгінгі күнге дейін бірнеше ай және одан да көп уақыт бойы үздіксіз жұмыс істейді. Дегенмен, бұл әлі де зерттеу тақырыбы.

Outlook

Бұл нұсқаулықпен бірге, авторлар дамуды тарату және кең және ашық бастапқы қосымшаны қолдану үшін одан әрі жазбаша басылымдар мен конференциялардың презентациясын жүргізеді. Сонымен қатар, сенсорлық станцияны одан әрі жетілдіру бойынша зерттеулер жалғасуда, әсіресе жүйенің дизайны мен өндірілуіне, жүйені калибрлеу мен тексеруге қатысты. Бұл нұсқаулық болашақ маңызды оқиғалар туралы жаңартылуы мүмкін, бірақ барлық соңғы ақпарат үшін авторлардың веб-сайтына кіріңіз немесе тікелей LinkedIn арқылы авторларға хабарласыңыз:

сәйкес автор: Матиас Киммлинг

екінші автор: Конрад Лауэнрот

ғылыми жетекшісі: профессор Сабин Хоффман

Автордың екінші сыйлығы