Кантип Комфорт Мониторинг Сенсор Станциясын курууга болот: 10 кадам (Сүрөттөр менен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2025-01-23 14:51

Бул көрсөтмө, Comfort Monitoring Station CoMoS деп аталган долбоорду жана курулушту сүрөттөйт, айлана -чөйрөнүн шарттары үчүн курама сенсордук түзүлүш, ал TUK, Technische Universität Kaiserslautern, Германияда курулган чөйрө бөлүмүндө иштелип чыккан.

CoMoS ESP32 контроллерин жана абанын температурасы менен салыштырмалуу нымдуулугун (Si7021), абанын ылдамдыгын (шамал сенсорунун айлануусу. C заманбап түзмөк тарабынан) жана глобустун температурасын (кара лампочкадагы DS18B20) колдонот, бардыгы чакан, оңой LED индикатору (WS2812B) аркылуу визуалдык пикир менен корпусту куруу. Мындан тышкары, жарыктын сенсору (BH1750) жергиликтүү көрүү абалын талдоо үчүн киргизилген. Бардык сенсордук маалыматтар мезгил-мезгили менен окулат жана Wi-Fi аркылуу маалымат базасынын серверине жөнөтүлөт, ал жерден мониторинг жана башкаруу үчүн колдонулушу мүмкүн.

Бул өнүгүүнүн мотивациясы, адатта, баасы 3000 евродон жогору болгон лабораториялык сенсор түзмөктөрүнө арзан, бирок абдан күчтүү альтернативаны алуу. Тескерисинче, CoMoS жалпы наркы 50 еврого жакын жабдыктарды колдонот, ошондуктан ар бир жумуш ордунда же имараттын бөлүгүндө жеке жылуулук жана визуалдык абалды реалдуу убакытта аныктоо үчүн (кеңсе) имараттарда комплекстүү жайгаштырылышы мүмкүн.

Биздин изилдөө жана бөлүмдөгү байланышкан иштер жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн, Living Labдын офистик офисинин расмий веб -сайтын карап көрүңүз же LinkedIn аркылуу түз авторго кайрылыңыз. Бул жазуунун аягында бардык авторлордун байланыштары келтирилген.

Структуралык эскертүү: Бул көрсөтмө CoMoSтун баштапкы орнотулушун сүрөттөйт, бирок ал жакында биз иштеп чыккан бир нече вариациялар боюнча маалымат жана көрсөтмөлөрдү берет: Стандарттык бөлүктөрдөн курулган баштапкы корпустун тышкары, 3D басылган варианты да бар. Берилиштер базасына сервер туташуусу бар баштапкы түзмөктөн тышкары, SD-картаны сактоочу, интеграцияланган WIFi кирүү түйүнү жана сенсордун көрсөткүчтөрүн элестетүү үчүн кооз мобилдик тиркемеси бар альтернативалуу өзүнчө версия бар. Сураныч, тиешелүү бөлүмдөрдө белгиленген варианттарды жана акыркы бөлүмдөгү өз алдынча вариантты текшериңиз.

Жеке эскертүү: Бул жазуучунун биринчи үйрөткүчү жана ал абдан деталдуу жана татаал орнотууну камтыйт. Сураныч, бул беттин комментарийлер бөлүмү аркылуу, электрондук почта аркылуу же LinkedIn аркылуу, эгерде кадамдар боюнча кандайдыр бир деталдар же маалыматтар жок болсо, байланышуудан тартынбаңыз.

1 -кадам: Фон - Жылуулук жана Визуалдык сооронуч

Жылуулук жана визуалдык ыңгайлуулук, айрыкча кеңседе жана жумуш чөйрөсүндө, ошондой эле турак жай секторунда барган сайын маанилүү темаларга айланды. Бул тармактагы негизги кыйынчылык - адамдардын жылуулук кабылдоосу көбүнчө кеңири диапазондо өзгөрүп турат. Бир адам белгилүү бир жылуулук абалында ысык сезиши мүмкүн, ал эми башка адам ошол эле учурда муздак болот. Себеби, жеке жылуулук кабылдоого көптөгөн факторлор, анын ичинде абанын температурасынын физикалык факторлору, салыштырмалуу нымдуулук, абанын ылдамдыгы жана тегеректеги беттердин нурдуу температурасы таасир этет. Ошондой эле, кийим -кече, зат алмашуу активдүүлүгү жана жаштын, жыныстын, дене массасынын жана башка өзгөчөлүктөрү термикалык кабылдоого таасир этет.

Жеке факторлор жылытуу жана муздатууну көзөмөлдөө жагынан белгисиз бойдон калганы менен, физикалык факторлорду сенсордук түзүлүштөр так аныктай алат. Абанын температурасы, салыштырмалуу нымдуулук, абанын ылдамдыгы жана глобустун температурасы өлчөнүп, имараттарды башкаруу үчүн түздөн -түз киргизүү катары колдонулушу мүмкүн. Андан тышкары, деталдуу түрдө, алар PMV болжолдонгон орточо добушту билдирген PMV-индексин эсептөө үчүн киргизүү катары колдонулушу мүмкүн. Бул орточо адамдар бөлмө шарттарында берилген жылуулук сезимин кантип баалаарын сүрөттөйт. PMV -3 (суук) +3 (ысык) чейин маанилерди кабыл ала алат, 0 нейтралдуу абал.

Эмне үчүн биз бул жерде PMV-нерсени айтып жатабыз? Ооба, анткени жеке сооронуч чөйрөсүндө бул имараттын жылуулук абалынын сапаттык критерийи катары кызмат кыла турган кеңири таралган индекс. Жана CoMoS менен PMV эсептөө үчүн зарыл болгон бардык чөйрө параметрлерин өлчөөгө болот.

Эгер сизди кызыктырса, жылуулуктун ыңгайлуулугу, глобустун контексти жана орточо жаркыраган температура, PMV-индекси жана ASHRAE стандартын ишке ашыруу жөнүндө көбүрөөк билиңиз.

Wikipedia: Thermal Comfort

ISO 7726 Жылуулук чөйрөсүнүн эргономикасы

ASHRAE NPO

Айтмакчы: Индивидуалдуу жылуулук жана визуалдык сооронучту камсыз кылуу үчүн жекече чөйрө чөйрөсүндө көптөн бери бар, бирок көптөгөн жаңы гаджеттер бар. Чакан рабочий желдеткичтери белгилүү мисал. Бирок, ошондой эле, бут жылыткычтар, жылытылган жана желдетилүүчү отургучтар, же IR нурлантуучу жылытуу жана муздатуу үчүн кеңсе бөлүктөрү иштелип чыгууда же ал тургай рынокто жеткиликтүү. Бул технологиялардын бардыгы, мисалы, жумуш ордунда жергиликтүү жылуулук абалына таасир этет жана бул кадамдын сүрөттөрүндө көрсөтүлгөндөй, алар да жергиликтүү сенсор маалыматтарынын негизинде автоматтык түрдө башкарылышы мүмкүн.

Жекечелештирилген чөйрөнүн гаджеттери жана жүргүзүлүп жаткан изилдөөлөр жөнүндө көбүрөөк маалымат бул жерде жеткиликтүү

Living Lab акылдуу кеңсе мейкиндиги: Персонализацияланган чөйрө

Калифорния университети, Беркли

Муздатуучу түзмөктөрдү жеке жылытуу боюнча ZEN отчету [PDF]

SBRC Wollongong университети

2 -кадам: Системалык схема

Иштеп чыгуу процессиндеги негизги максаттардын бири - бул ачык офис мейкиндигинде кеминде он жеке жумуш орундарынын ички экологиялык шарттарын өлчөө үчүн зымсыз, компакттуу жана арзан сенсордук түзүлүштү түзүү. Ошондуктан, станция ESP32-WROOM-32ди борттогу WiFi туташуусу менен жана туташтыргычтардын көп түрдүүлүгү жана ар кандай сенсорлор үчүн колдоого алынган автобустун түрлөрү менен колдонот. Сенсордук станциялар өзүнчө IoT-WiFi колдонушат жана берилиштеринин окуусун маалыматтар базасынын серверинде иштеген PHP скрипти аркылуу MariaDB маалымат базасына жөнөтүшөт. Кошумча, колдонууга оңой Grafana визуалдык чыгармасын да орнотсо болот.

Жогорудагы схема бардык перифериялык компоненттердин түзүлүшүн тутумдун орнотулушуна сереп катары көрсөтөт, бирок бул көрсөтмө сенсор станциясынын өзүнө багытталган. Албетте, PHP файлы жана SQL байланышынын сыпаттамасы кийинчерээк CoMoSту куруу, туташтыруу жана колдонуу үчүн бардык керектүү маалыматты берүү үчүн киргизилген.

Эскертүү: бул көрсөтмөнүн аягында сиз SD картаны сактоочу ички WiFi кирүү чекити жана мобилдик түзмөктөр үчүн веб-тиркеме менен CoMoSтун альтернативалуу өзүнчө версиясын кантип куруу керектиги боюнча нускамаларды таба аласыз.

3 -кадам: Жеткирүү тизмеси

Электроника

Сенсорлор жана контролер, сүрөттө көрсөтүлгөндөй:

• ESP32-WROOM-32 микроконтроллери (espressif.com) [A]
• Si7021 же GY21 температура жана нымдуулук сенсору (adafruit.com) [B]
• DS18B20+ температура сенсору (adafruit.com) [C]
• Rev C. аба ылдамдыгынын сенсору (moderndevice.com) [D]
• WS2812B 5050 абалынын LED (adafruit.com) [E]
• BH1750 жарык берүү сенсору (amazon.de) [F]

Дагы электрдик бөлүктөр:

• 4, 7k тартма каршылыгы (adafruit.com)
• 0, 14 мм² (же окшош) стандарттуу зым (adafruit.com)
• 2x Wago чакан бириктиргичтери (wago.com)
• Микро USB кабели (sparkfun.com)

Корпустун бөлүктөрү (Кийинки кадамда бул бөлүктөр жана өлчөмдөр боюнча кененирээк маалыматты табыңыз. Эгерде сизде 3D-принтер бар болсо, сизге стол тенниси боюнча топ гана керек. Кийинки кадамды өткөрүп жиберип, 5-кадамда басып чыгаруу үчүн бардык маалыматты жана файлдарды табыңыз.)

• Акрил табак тегерек 50x4 мм [1]
• Болот табак тегерек 40x10 мм [2]
• Акрил түтүк 50x5x140 мм [3]
• Акрил табак тегерек 40x5 мм [4]
• Акрил түтүк 12x2x50 мм [5]
• Стол тенниси боюнча топ [6]

Ар кандай

• Ак боек спрейи
• Кара матовый спрей
• Кээ бир тасма
• Кичине жылуулоочу жүн, кебез же башка ушуга окшош нерсе

Куралдар

• Power drill
• 8 мм бургулоочу бургулоо
• 6 мм жыгач/пластикалык бургулоо
• 12 мм жыгач/пластикалык бургулоо
• Жука кол араа
• Sandpaper
• Сым кесүүчү кычкачтар
• Зым чечүүчү
• Калай жана темир
• Power-клей же ысык желим пистолети

Программалык камсыздоо жана китепканалар (Сандар биз колдонгон китепкананын версияларын көрсөтөт жана аппараттык жабдыктарды сынап көрүшөт. Жаңы китепканалар да иштеши керек, бирок биз кээде башка / жаңы версияларды колдонуп жатканда кээ бир көйгөйлөргө туш болдук.)

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

4 -кадам: Дизайн жана курулуш - 1 -вариант

CoMoSтун дизайнында сенсорлордун көбү үстүңкү бөлүккө орнотулган, астына жакын жерде температура жана нымдуулук сенсорлору гана орнотулган. Сенсордун позициясы жана түзүлүшү өлчөнүүчү өзгөрмөлөрдүн конкреттүү талаптарына ылайык келет:

• Si7021 температура жана нымдуулук сенсору корпустун сыртына, анын түбүнө жакын орнотулган, сенсордун айланасында эркин аба айлануусун камсыздоо жана корпустун ичиндеги микроконтроллер тарабынан пайда болгон калдыктардын жылуулугун азайтуу үчүн.
• BH1750 жарык берүү сенсору корпустун жалпак үстүнө орнотулган, жумуш ордун жарыктандыруу боюнча жалпы стандарттар талап кылган горизонталдык беттеги жарыктандырууну өлчөө үчүн.
• Rev. C шамал сенсору корпустун чокусуна орнотулган, анын электроникасы корпустун ичинде жашырылган, бирок анын айланасындагы абага ачык болгон чыныгы жылуулук анемометрин жана температура сенсорун алып жүргөн тиштери.
• DS18B20 температура сенсору станциянын эң үстүнө, кара боёлгон стол тенниси шарынын ичине орнотулган. Жогорудагы позиция көрүү факторлорун минимумга келтирүү үчүн зарыл, ошондуктан сенсор станциясынын глобустун температурасын өлчөөгө радиациялык таасирин тийгизет.

Орточо жаркыраган температура жана глобустун температурасы сенсорлору катары кара стол тенниси топторун колдонуу жөнүндө кошумча булактар:

Wang, Shang & Li, Yuguo. (2015). Акрил жана жез глобусунун термометрлеринин күндүзгү сырткы жөндөөлөргө ылайыктуулугу. Курулуш жана айлана -чөйрө. 89. 10.1016/j.buildenv.2015.03.002.

де Урматтуу, Ричард. (1987). Пинг-понг глобус термометрлери орточо нурдуу температура үчүн. H & Eng.,. 60. 10-12.

Корпус мүмкүн болушунча аз өндүрүш убактысын жана күчүн сактап калуу үчүн иштелип чыккан. Аны бир нече жөнөкөй шаймандар жана көндүмдөр менен стандарттык бөлүктөрдөн жана компоненттерден оңой эле курууга болот. Же болбосо, алардын кызматында 3D-принтери бар бактылуу адамдар үчүн, бардык корпустун бөлүктөрү 3D-принтерде да басылышы мүмкүн. Капты басып чыгаруу үчүн, бул кадамдын калганын өткөрүп жиберсе болот жана бардык керектүү файлдарды жана көрсөтмөлөрдү кийинки кадамда тапса болот.

Стандарттык бөлүктөрдөн куруу үчүн алардын көпчүлүгү үчүн ылайыктуу өлчөмдөр тандалат:

• Негизги корпусу - сырткы диаметри 50 мм, дубалынын калыңдыгы 5 мм жана бийиктиги 140 мм болгон акрил (PMMA) түтүк.
• Статус LED үчүн жарык өткөргүч катары кызмат кылган астыңкы табак диаметри 50 мм жана калыңдыгы 4 мм болгон акрил тегерек табак.
• Диаметри 40 мм жана жоондугу 10 мм болот тоголок, астынкы табактын үстүнө салмак катары орнотулган жана станция кулап кетпеши үчүн жана астыңкы пластинаны кармап туруу үчүн негизги корпустун төмөнкү учуна орнотулат. ордунда.
• Үстүнкү табак негизги корпустун ичине туура келет. Бул PMMAдан жасалган жана диаметри 40 мм жана калыңдыгы 5 мм.
• Акыр -аягы, жогорку көтөрүлүүчү түтүк PMMA болуп саналат, сырткы диаметри 10 мм, дубалынын калыңдыгы 2 мм жана узундугу 50 мм.

Өндүрүү жана чогултуу процесси жөнөкөй, бургулоо үчүн кээ бир тешиктерден башталат. Болот тегерек LED жана кабелдерди туура, 8 мм үзгүлтүксүз тешик керек. Негизги трубага USB жана сенсор кабелдери үчүн кабелдик өткөргүч жана желдетүү тешиктери сыяктуу 6 ммдей тешиктер керек. Тешиктердин саны жана позициялары сиздин каалооңузга жараша өзгөрүшү мүмкүн. Иштеп чыгуучулардын тандоосу - артында алты тешик, үстү менен астына жакын, жана экөө алдыңкы тарабында, бир чокусу, дагы бир түбү, шилтеме катары.

Жогорку табак эң татаал бөлүгү. Бул борборлоштурулган, түз жана үзгүлтүксүз 12 мм түтүктүн үстүнө орнотулушу үчүн, жарыктын сенсорунун кабелине туура келген башка 6 мм тешиги жана болжол менен 1, 5 мм туурасы жана 18 мм узундуктагы шамалга туура келиши үчүн керек. сенсор Маалымат үчүн сүрөттөрдү караңыз. Акыр -аягы, стол теннисинин шарына глобустун температура сенсоруна жана кабелине туура келүү үчүн 6 мм бүтүндүк керек.

Кийинки кадамда, төмөнкү пластинадан башка бардык PMMA бөлүктөрү спрей менен боёлушу керек, шилтеме ак. Стол теннисинин топу жылуулук жана оптикалык атрибуттарын аныктоо үчүн күңүрт кара түскө боёлушу керек.

Болот тегерек борборлоштурулган жана астыңкы табакка жалпак. Жогорку көтөрүлүүчү түтүк үстүнкү плитанын 12 мм тешигине чапталган. Стол тенниси тобу көтөргүчтүн үстү жагына жабыштырылган, анын тешиги көтөргүч түтүктүн ички тешигине дал келет, андыктан температура сенсору менен кабель топко кийин көтөргүч түтүк аркылуу киргизилиши мүмкүн.

Бул кадам жасалып, иштин бардык бөлүктөрү аларды бириктирип чогултууга даяр. Эгерде кимдир бирөө өтө тыгыз болсо, анда аларды бир аз майдалаңыз, эгер бош болсо, скотчтун жука катмарын кошуңуз.

5 -кадам: Дизайн жана курулуш - 2 -вариант

CoMoS корпусун куруунун 1-варианты дагы эле тез жана жөнөкөй болгону менен, 3D-принтерге жумушту жасоо андан да оңой болушу мүмкүн. Ошондой эле, бул вариант үчүн, корпус кийинки бөлүктө сүрөттөлгөндөй жеңил өткөргүчтөрдү жана монтаждоо үчүн үч бөлүккө бөлүнөт, үстү, корпус жана астыңкы бөлүгү.

Файлдар жана принтердин жөндөөлөрү боюнча кошумча маалымат Thingiverseде берилген:

Thingiverse боюнча CoMoS файлдары

Ак жипти колдонуунун көрсөтмөлөрүнө ылайык, үстүнкү жана корпустун дене бөлүктөрү үчүн абдан сунушталат. Бул күндүн нурунда корпустун өтө тез ысышына жол бербейт жана жалган өлчөөлөрдөн сактайт. Төмөнкү бөлүгүндө LED көрсөткүчүн жарыктандыруу үчүн тунук жип колдонулушу керек.

1 -варианттын дагы бир варианты - бул металл тегерек жок. CoMoS оодарылып кетпеши үчүн, көтөрүп жүрүүчү шарлар же металл жуугучтар сыяктуу ар кандай салмакты тунук астыңкы бөлүгүнө/үстүнө коюу керек. Бул бир аз салмакты кармап туруу үчүн тегерете жасалган. Же болбосо, CoMoS орнотулган жерине эки тараптуу скотч менен скотч менен жаздырууга болот.

Эскертүү: Thingiverse папкасы CoMoS корпусуна орнотула турган микро SD картты окуучу корпустун файлдарын камтыйт. Бул иш милдеттүү эмес жана бул нускаманын акыркы кадамында сүрөттөлгөн өз алдынча версиянын бир бөлүгү.

6 -кадам: Электр өткөргүчтөрү жана монтаждоо

ESP, сенсорлор, LED жана USB кабели бул кадамдын сүрөттөрүндө көрсөтүлгөн схемага ылайык ширетилет жана туташат. Кийинчерээк сүрөттөлгөн кодго дал келген PIN-тапшырма:

• 14 - Көпүрөнү кайра коюу (EN) - [боз]
• 17 - WS2811 (LED) - [жашыл]
• 18 - DS18B20+ үчүн тартылуу каршылыгы
• 19 - DS18B20+ (Бир зым) - [кызгылт]
• 21 - BH1750 & SI7021 (SDA) - [көк]
• 22 - BH1750 & SI7021 (SCL) - [сары]
• 25 - BH1750 (V -жылы) - [күрөң]
• 26 - SI7021 (V -жылы) - [күрөң]
• 27 - DS18B20+ (V -in) - [күрөң]
• 34 - Шамал сенсору (TMP) - [cyan]
• 35 - Шамал сенсору (RV) - [кызгылт сары]
• VIN - USB кабели (+5V) - [кызыл]
• GND - USB кабели (GND) - [кара]

Si7021, BH1750 жана DS18B20+ сенсорлору ESP32дин IO-пини аркылуу иштейт. Бул мүмкүн, анткени алардын максималдуу учурдагы долбоору ESPтин бир пинге максималдуу ток берүүдөн төмөн жана сенсор байланыш каталары болгон учурда электр энергиясын өчүрүү менен сенсорлорду баштапкы абалга келтирүү үчүн керек. Көбүрөөк маалымат алуу үчүн ESP кодун жана комментарийлерди караңыз.

USB кабели сыяктуу эле Si7021 жана BH1750 сенсорлору кийинки этапта чогултуу үчүн атайын корпустун тешиктерине салынган кабелдер менен ширетилиши керек. WAGO чакан бириктиргичтери түзмөктөрдү USB кабели аркылуу электр энергиясына туташтыруу үчүн колдонулат. Баары 5 V DC менен USB аркылуу иштейт, бул ESP32 логикалык деңгээли менен иштейт 3, 3 V. Милдеттүү эмес, микро USB кабелинин маалымат түйүндөрү микро USB сайгычына кайра туташтырылып, ESPтин микро USB туташтырылышы мүмкүн. розетка, иштөө жабылганда кодду ESP32ге өткөрүп берүү үчүн энергия киргизүү жана маалымат байланышы катары. Болбосо, схемада көрсөтүлгөндөй туташкан болсо, корпусту чогултуудан мурун кодду ESPке өткөрүп берүү үчүн дагы бир бүтүн микро USB кабели керек.

Si7021 температура сенсору корпустун арт жагына, түбүнө жакын жабыштырылган. Корпустун ичинде пайда болгон жылуулуктун кесепетинен жалган температура окууларын болтурбоо үчүн, бул сенсорду түбүнө жакын орнотуу абдан маанилүү. Бул маселе боюнча көбүрөөк маалымат алуу үчүн Эпилог кадамын караңыз. BH1750 жарык берүү сенсору үстүңкү табакка жабыштырылган, ал эми шамал сенсору карама -каршы жагындагы тешикке орнотулган. Эгерде ал өтө эле жоголуп кете турган болсо, анда сенсордун борбордук бөлүгүнүн тегерегиндеги бир аз тасма аны абалында сактоого жардам берет. DS18B20 температура сенсору стол үстүндөгү теннис тобуна үстүңкү көтөргүч аркылуу киргизилет, топтун борборунда акыркы позициясы бар. Жерге өткөргүч же конвективдүү жылуулук берүүнү болтурбоо үчүн үстүнкү көтөргүчтүн ичи изоляция жүнү менен толтурулган жана астынкы тешиги скотч же ысык клей менен мөөрлөнгөн. Светодиод төмөнкү пластинаны жарык кылуу үчүн төмөн караган болот тегерек тешикке тиркелет.

Бардык зымдар, бириктирүүчү бириктиргичтер жана ESP32 негизги корпустун ичине кирет жана корпустун бардык бөлүгү акыркы жыйынга чогулат.

7 -кадам: Программалык камсыздоо - ESP, PHP жана MariaDB конфигурациясы

ESP32 микро контроллери Arduino IDE жана Espressif тарабынан берилген ESP32 Core китепканасын колдонуу менен программаланышы мүмкүн. IDEди ESP32 шайкештигине кантип орнотуу боюнча онлайнда көптөгөн окуу куралдары бар, мисалы бул жерде.

Орнотулгандан кийин, тиркелген код ESP32ге которулат. Бул түшүнүү үчүн бүтүндөй комментарийленген, бирок кээ бир негизги өзгөчөлүктөрү:

• Башында "колдонуучунун конфигурациясы" бөлүмү бар, анда WiFi идентификатору жана сырсөзү, берилиштер базасынын серверинин IPи жана керектүү маалыматтардын окулушу жана жөнөтүү мезгили сыяктуу жеке өзгөрмөлөр орнотулушу керек. Ал ошондой эле "нөлдүк шамал жөнгө салуу" өзгөрмөсүн камтыйт, ал шамалдын ылдамдыгынын нөлдүк көрсөткүчтөрүн 0 үчүн туруксуз электр энергиясы менен камсыз кылуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
• Код ондогон сенсор станцияларын калибрлөөдөн авторлор тарабынан аныкталган орточо калибрлөө факторлорун камтыйт. Көбүрөөк маалымат жана мүмкүн болгон жекече тууралоо үчүн Epilogue кадамын караңыз.
• Ар кандай каталарды иштетүү коддун бир нече бөлүмдөрүндө камтылган. Айрыкча ESP32 контроллерлеринде көп кездешүүчү автобус байланыш каталарын эффективдүү аныктоо жана иштетүү. Дагы, Көбүрөөк маалымат алуу үчүн Epilogue кадамын караңыз.
• Бул сенсор станциясынын учурдагы абалын жана ар кандай каталарды көрсөтүү үчүн LED түстүү чыгышы бар. Көбүрөөк маалымат алуу үчүн Натыйжалар кадамын караңыз.

Тиркелген PHP файлы serverIP/sensor.php дареги боюнча маалымат базасынын түпкү папкасында орнотулушу жана жеткиликтүү болушу керек. PHP файлынын аталышы жана маалыматтарды иштетүүнүн мазмуну ESPтин чалуу функциясынын кодуна дал келиши керек, экинчи жагынан, маалыматтардын окулушун сактоого уруксат берүү үчүн, маалымат базасынын таблицасынын орнотулушуна дал келиши керек. Тиркелген мисал коддор дал келет, бирок кээ бир өзгөрмөлөрдү өзгөртсөңүз, алар тутум боюнча өзгөртүлүшү керек. PHP файлы башында жөндөө бөлүмүн камтыйт, анда системанын айлана -чөйрөсүнө, айрыкча маалымат базасынын колдонуучунун аты менен сырсөзүнө жана маалымат базасынын аталышына жараша жекече тууралоолор киргизилет.

MariaDB же SQL маалымат базасы сенсор станциясынын кодунда жана PHP скриптинде колдонулган столдун орнотулушуна ылайык, ошол эле серверде орнотулган. Мисал кодунда, MariaDB маалымат базасынын аталышы UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin үчүн 13 тилкени камтыган, "data" аттуу таблицасы бар "sensorstation". жана IllumMax.

Grafana аналитика жана мониторинг платформасы серверге кошумча түрдө орнотулушу мүмкүн, бул маалымат базасын визуалдаштыруу үчүн. Бул бул өнүгүүнүн негизги өзгөчөлүгү эмес, андыктан бул инструкцияда андан ары сүрөттөлгөн эмес.

8 -кадам: Жыйынтыктар - Маалыматтарды окуу жана текшерүү

Бардык өткөргүчтөр, монтаждоо, программалоо жана айлана -чөйрөнү жөндөө иштери бүткөндөн кийин, сенсор станциясы мезгил -мезгили менен маалымат окууларын маалымат базасына жөнөтөт. Иштеп жатканда, бир нече иштөө абалы төмөнкү LED түсү аркылуу көрсөтүлөт:

• Жүктөө учурунда, LED күйүп турган WiFi менен туташууну көрсөтүү үчүн сары түстө жарык берет.
• Качан жана туташып турганда индикатор көк түстө болот.
• Сенсор бекети сенсордук көрсөткүчтөрдү иштетет жана мезгил -мезгили менен серверге жөнөтөт. Ар бир ийгиликтүү өткөрүп берүү 600 мс жашыл жарык импульсу менен көрсөтүлөт.
• Ката болгондо индикатор ката түрүнө жараша кызыл, кызгылт же саргыч түстө болот. Белгилүү бир убакыттан кийин же каталардын санынан кийин, сенсор бекети бардык сенсорлорду баштапкы абалга келтирет жана кайра жүктөөдө сары жарык менен көрсөтүлөт. Көрсөткүч түстөрү жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн ESP32 кодун жана комментарийлерди караңыз.

Бул акыркы кадам жасалып, сенсор станциясы үзгүлтүксүз иштейт жана иштейт. Бүгүнкү күнгө чейин, Living Lab акылдуу кеңсе мейкиндигинде 10 сенсор станциясынын тармагы орнотулган жана иштеп жатат.

9-кадам: Альтернатива: Өзүнчө версия

CoMoSту өнүктүрүү уланууда жана бул процесстин биринчи натыйжасы-бул өзүнчө версия. CoMoSтун бул версиясы экологиялык маалыматтарды көзөмөлдөө жана жаздыруу үчүн маалымат базасынын серверине жана WiFi тармагына муктаж эмес.

Жаңы негизги функциялар төмөнкүлөр:

• Берилиштердин окулушу ички микро SD картада, Excelге ыңгайлуу CSV форматында сакталат.
• Ар кандай мобилдик түзмөк аркылуу CoMoSко кирүү үчүн интеграцияланган WiFi кирүү чекити.
• Бул кадамга тиркелген сүрөттө жана скриншотто көрсөтүлгөндөй, SD картадан файлдарды түз жүктөө менен жандуу маалыматтар, орнотуулар жана сактоого кирүү үчүн веб-негизделген колдонмо (ESP32 боюнча ички веб-сервер, интернет байланышы талап кылынбайт).

Бул WiFi жана маалымат базасынын байланышын алмаштырат, ал эми калибрлөө жана башка бардык дизайн жана курулуш баштапкы версиясынан тийбей калат. Ошентсе да, өзүнчө CoMoS тажрыйбаны жана ESP32нин "SPIFFS" ички файлдарды башкаруу тутумуна кантип кирүү керектигин жана веб-колдонмонун кантип иштээрин түшүнүү үчүн HTML, CSS жана Javascriptти бир аз билүүнү талап кылат. Иштөө үчүн дагы бир нече / башка китепканалар керек.

Сураныч, программалоо жана SPIFFS файл тутумуна жүктөө боюнча кошумча маалымат алуу үчүн керектүү китепканалар үчүн тиркелген ZIP файлындагы Arduino кодун жана төмөнкү шилтемелерди текшериңиз:

Espressif тарабынан SPIFFS китепканасы

Me-no-dev тарабынан SPIFFS файлын жүктөөчү

Pedroalbuquerque тарабынан ESP32WebServer китепканасы

Бул жаңы версия келечекте басылып чыгышы мүмкүн болгон жаңы көрсөтмө берет. Бирок азырынча, өзгөчө тажрыйбалуу колдонуучулар үчүн, аны орнотуу үчүн зарыл болгон негизги маалыматты жана файлдарды бөлүшүү мүмкүнчүлүгүн колдон чыгаргыбыз келбейт.

Өз алдынча CoMoS куруу үчүн тез кадамдар:

• Мурунку кадамга ылайык иш куруңуз. Ыктыярдуу түрдө, CoMoS корпусуна микро SC карт окурманы үчүн кошумча корпусту 3D басып чыгарыңыз. Эгерде сизде 3D принтери жок болсо, карта окурманы CoMoS негизги корпусунун ичине жайгаштырса болот, тынчсызданбаңыз.
• Бардык сенсорлорду мурда сүрөттөлгөндөй зымдап коюңуз, бирок, бул кадамга тиркелген зым схемасында көрсөтүлгөндөй, микро SD карта окурманды (amazon.com) жана DS3231 реалдуу убакыт саатын (adafruit.com) орнотуп, зым менен жабыңыз. Эскертүү: Тартуу каршылыгынын казыктары жана oneWire баштапкы зым схемасынан айырмаланат!
• Arduino кодун текшериңиз жана WiFi кирүү чекити "ssid_AP" жана "password_AP" өзгөрмөлөрүн жеке каалоолоруңузга тууралаңыз. Эгерде жөнгө салынбаса, стандарттык SSID "CoMoS_AP" жана сырсөз "12345678".
• Micro SD картаны салыңыз, кодду жүктөңүз, "маалымат" папкасынын мазмунун SPIFFS файл жүктөгүчүн колдонуп ESP32ге жүктөңүз жана каалаган мобилдик түзмөктү WiFi кирүү чекитине туташтырыңыз.
• Мобилдик браузериңизде "192.168.4.1" өтүңүз жана ырахат алыңыз!

Колдонмонун баары html, css жана javascriptке негизделген. Бул жергиликтүү, эч кандай интернет байланышы тартылган же талап кылынбайт. Бул орнотуу бетине жана эс тутумуна кирүү үчүн колдонмодогу менюга ээ. Орнотуу баракчасында, сиз эң маанилүү орнотууларды жергиликтүү датасы жана убактысы, сенсордун окуу аралыгы ж. Эстутум барагында SD картадагы файлдардын тизмеси бар. Файлдын атын чыкылдатуу CSV файлын мобилдик түзмөккө түз жүктөөнү баштайт.

Бул система орнотуу ички экологиялык шарттарды жекече жана алыстан көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Бардык сенсордук көрсөткүчтөр мезгил -мезгили менен SD картада сакталат жана ар бир жаңы күн үчүн жаңы файлдар түзүлөт. Бул жеткиликтүүлүксүз жана техникалык тейлөөсүз бир нече жума же ай бою үзгүлтүксүз иштөөгө мүмкүндүк берет. Жогоруда айтылгандай, бул дагы эле уланып жаткан изилдөө жана иштеп чыгуу. Эгерде сизди кошумча маалымат же жардам кызыктырса, комментарийлер аркылуу же түздөн -түз LinkedIn аркылуу тиешелүү авторго кайрылуудан тартынбаңыз.

10 -кадам: Эпилог - Белгилүү маселелер жана Outlook

Бул көрсөтмөдө сүрөттөлгөн сенсор станциясы узакка созулган изилдөөлөрдүн натыйжасы. Максат-үйдүн экологиялык шарттары үчүн ишенимдүү, так, бирок арзан баадагы сенсор системасын түзүү. Бул кээ бир олуттуу кыйынчылыктарды камтыйт жана кармап турат, алардын ичинен эң так ушул жерде айтылышы керек:

Сенсордун тактыгы жана калибрлөө

Бул долбоордо колдонулган сенсорлордун бардыгы салыштырмалуу жогорку тактыкты төмөн же орточо баада сунушташат. Көбү ички ызы -чууну азайтуу жана байланыш үчүн санарип автобус интерфейстери менен жабдылган, бул калибрлөө же деңгээлди тууралоо муктаждыгын азайтууда. Баары бир, сенсорлор белгилүү бир атрибуттары бар корпуста же корпуста орнотулгандыктан, тиркелген сүрөттөрдө кыскача көрсөтүлгөндөй, авторлор тарабынан толук сенсор станциясынын калибрлөөсү жүргүзүлгөн. Жалпысынан он бирдей курулган сенсор станциялары аныкталган экологиялык шарттарда жана TESTO 480 профессионалдык жабык климат сенсордук түзмөгүнө салыштырмалуу сыналган. Бул чуркоолордон мисал кодуна кирген калибрлөө факторлору аныкталган. Алар иштин жана электрониканын жеке сенсорлорго болгон таасиринин жөнөкөй компенсациясын берет. Эң жогорку тактыкка жетүү үчүн, ар бир сенсордук станция үчүн жеке калибрлөө сунушталат. Бул системанын калибрлөөсү авторлордун изилдөөлөрүнүн экинчи багыты болуп саналат, бул көрсөтмөдө сүрөттөлгөн өнүгүү жана курулуштан тышкары. Бул кошумча, байланышкан басылмада талкууланат, ал дагы эле рецензияланууда жана ал интернетке чыккандан кийин бул жерде байланыштырылат. Сураныч, авторлордун сайтында бул тема боюнча көбүрөөк маалымат алыңыз.

ESP32 иштөө туруктуулугу

Бул коддо колдонулган бардык Arduino негизделген сенсор китепканалары ESP32 тактайы менен толук шайкеш келе бербейт. Бул маселе Интернеттин көптөгөн пункттарында, айрыкча I2C жана OneWire байланышынын туруктуулугуна байланыштуу кеңири талкууланды. Бул иштеп чыгууда, датчиктерди ESP32дин IO казыктары аркылуу түздөн -түз электр энергиясын өчүрүү максатында өчүрүүгө мүмкүнчүлүк берүү үчүн жаңы, бириккен каталарды аныктоо жана иштетүү жүргүзүлөт. Бүгүнкү көз караштан алганда, бул чечим сунушталган эмес же кеңири талкууланбайт. Бул зарылдыктан жаралган, бирок бүгүнкү күнгө чейин бир нече ай жана андан кийинки мезгилдерде үзгүлтүксүз иштеп жатат. Бирок ал дагы деле изилдөө темасы.

Outlook

Бул көрсөтмө менен бирге, авторлор тарабынан өнүктүрүүнү жайылтуу жана кеңири жана ачык булак колдонмосуна уруксат берүү үчүн жазуу жүзүндөгү басылмалар жана конференция презентациялары жүргүзүлөт. Ошол эле учурда, изилдөө системанын дизайнын жана өндүрүмдүүлүгүн, ошондой эле системаны калибрлөө жана текшерүү боюнча сенсор станциясын андан ары жакшыртуу үчүн улантылууда. Бул көрсөтмө келечектеги маанилүү окуялар боюнча жаңыртылышы мүмкүн, бирок баардык заманбап маалымат үчүн авторлордун вебсайтына баш багыңыз же LinkedIn аркылуу авторлор менен түз байланышыңыз:

тиешелүү автор: Матиас Киммлинг

экинчи автор: Конрад Лауэнрот

изилдөө устаты: Проф. Сабин Хоффман

Автордун экинчи сыйлыгы