Промышленный мониторинг IoT: Основные аппаратные компоненты и руководство по настройке

Компоненты и материалы

Компонент	Описание	Кол-во
Arduino Mega 2560	Основной микроконтроллер	1
Espressif ESP8266 ESP-01	Для подключения к Wi-Fi и связи	1
Seeed Grove - Датчик давления (BMP280)	Измерение температуры и атмосферного давления	1
DHT11 Датчик температуры и влажности (4 пина)	Альтернатива: DHT22 или DHT21. Для измерения влажности/температуры	1
Seeed Grove - Газовый датчик (MQ2)	Определение ppm CO, пропана и дыма	1
Беспайковая макетная плата	Или монтажная плата	1
Перемычки	По необходимости	1
PIR датчик движения	Обнаружение движения	1

Необходимые инструменты

• Паяльник (если требуется пайка, иначе не обязателен)

Приложения и онлайн-сервисы

• Blynk — сервер/приложение для мониторинга

О проекте

Предыстория

Проект направлен на мониторинг заводов и получение информации на смартфон или другие устройства с использованием IoT.

Система контролирует газы, температуру, влажность, шум, барометрическое давление и сообщает данные на смартфон. Также предупреждает об опасных условиях для работников.

По статистике NFPA, ежегодно на промышленных объектах происходит в среднем 37 000 пожаров,造成 18 смертей, 279 травм и $1 млрд ущерба. Раннее обнаружение легковоспламеняющихся газов и потенциальных очагов возгорания может спасти жизни и имущество.

Описание

Проект обеспечивает удаленный мониторинг производственных объектов: температура, движение, влажность, углекислый газ и другие параметры. Используются Arduino Mega, ESP8266 и различные датчики. Данные передаются на email/SMS через IoT. Заданы пороговые значения — при превышении отправляется предупреждение для оперативных действий. Возможно фотофиксирование нарушений (с ArduCam). PIR-датчик отслеживает несанкционированный доступ после рабочего часов. В качестве сервера используется Blynk (Arduino Cloud на момент разработки не поддерживал ESP8266). Планируется расширение: мониторинг здоровья сотрудников (давление, пульс) через носимые устройства в спецовках.

Компоненты (визуально)

Работа с Arduino

1. Соберите все компоненты.
2. Загрузите скетч Calibrate_MQ2, подключите MQ2 к A0 в чистом воздухе. В мониторе порта отобразится значение Ro — замените его в основном скетче.
3. Установите приложение Blynk.
4. Отсканируйте QR-код (ниже) для копирования проекта.
5. На почту придет auth-токен.
6. В скетче Industries_Monitor укажите SSID, пароль Wi-Fi, auth-токен и значение Ro.
7. Загрузите Industries_Monitor в Arduino Mega, подключите ESP8266 и датчики по схеме.
8. Схемы и код прилагаются ниже.
9. Проект готов!

Серверная часть

• Управляется через Blynk (бесплатное приложение/хостинг).
• Обмен данными: POST, PUT, GET между телефоном и ESP8266.
• Можно развернуть свой сервер: GitHub Blynk Server.

Просмотр данных

• Установите Blynk из App Store / Play Store.
• Откройте проект, созданный по QR-коду.
• Настройте email и параметры уведомлений.
• Нажмите «Play» для живого мониторинга.
• Отображаются: температура, влажность, давление, движение, газы.
• Графики истории (требуется виджет SuperChart).
• При превышении газов (CO, пропан, дым) сервер включает вытяжку/сирену (настраивается в виджете Eventor).

Принцип работы

Arduino Mega выбрана за большой объем памяти. ESP8266 подключена по последовательному интерфейсу для Wi-Fi и связи с сервером через MQTT.

Система мониторит:

• Температуру и давление (BMP280)
• Влажность (DHT11)
• Газы: CO, пропан, дым (MQ2)
• Движение (PIR)

Анализ данных выполняется на сервере Blynk: хостинг веб-интерфейса, сбор данных, логика уведомлений через виджет Eventor. Детали понятны из кода и интерфейса Blynk.

Код

Industries_Monitor

Основной скетч для Arduino Mega

Calibrate_MQ2

Калибровка MQ2: подключите к A0, получите Ro

Схемы

Схема проекта в PNG. Подключите MQ2 к питанию и аналоговому пину A0. PIR — к пину 7 (настраивается в Blynk).

Скачайте Blynk и отсканируйте QR: