Ариутгах татуургын зам: 3 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Ариутгах татуургын шугам цэвэрлэх өнөөгийн үйл явц нь идэвхтэй биш харин реактив байдлаар явагдаж байна. Тухайн бүсэд бохир усны шугам бөглөрсөн тохиолдолд утасны дуудлага бүртгэгддэг. Түүгээр ч барахгүй гар аргаар хог цэвэрлэгчид алдаа гаргах цэгийг тэглэхэд хэцүү байдаг. Тэд нөлөөлөлд өртсөн хэсэгт олон нүхэнд цэвэрлэх ажлыг хийж, маш их цаг алддаг. Үүнээс гадна хорт хийн өндөр агууламж нь цочромтгой байдал, толгой өвдөх, ядрах, синусын халдвар, бронхит, уушгины үрэвсэл, хоолны дуршил буурах, ой санамж муудах, толгой эргэх зэрэгт хүргэдэг.

Үүний шийдэл нь цооногийн таг дээр байрлуулсан үзэг хэлбэрийн хүчин зүйл бүхий жижиг төхөөрөмж болох загварыг гаргах явдал юм. Тагийг таглах үед нүхний дотор талд байрладаг төхөөрөмжийн доод хэсэг нь бохир усны хоолой дахь усны түвшин, метан, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азотын исэл зэрэг хийн концентрацийг илрүүлдэг мэдрэгчээс бүрдэнэ.. Өгөгдлийг LoRaWAN дээрх нүх тус бүрт суурилуулсан эдгээр төхөөрөмжүүдтэй холбогддог мастер станцад цуглуулдаг бөгөөд өгөгдлийг хянах зорилгоор хяналтын самбар байрлуулсан үүл сервер рүү илгээдэг. Цаашилбал, энэ нь ариутгах татуургын засвар үйлчилгээ, хог цуглуулах ажлыг хариуцдаг хотын захиргааны байгууллагуудын хоорондын ялгааг арилгах болно. Эдгээр төхөөрөмжийг хот даяар суурилуулснаар бохир ус гадаргууд хүрэхээс өмнө бөглөрсөн бохирын шугамын байршлыг тодорхойлж, урьдчилан сэргийлэх боломжтой болно.

Хангамж

1. Хэт авианы мэдрэгч - HC -SR04

2. Хийн мэдрэгч - MQ -4

3. LoRa гарц - Raspberry pi 3

4. LoRa модуль - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. Дуугаруулагч модуль

7. 500mAh, 3.7V лити-ион батерей

1-р алхам:

Эхний загварыг би хаалт болгон tic-tac (шинэ гаа хайрцаг) ашигласан. Хэт авианы мэдрэгчийг бэхлэх ажлыг Tx ба Rx -ийг ариутгах татуургын урсгал руу чиглүүлэх байдлаар хийсэн. Хэт авианы мэдрэгч ба хийн мэдрэгчтэй холбох нь маш хялбар байдаг. Мэдээллийг уншихын тулд зөвхөн мэдрэгчийг асааж, NodeMCU -д байдаг 8 дижитал тээглүүрийг ашиглах хэрэгтэй. Илүү сайн ойлгохын тулд би холболтуудыг зурсан.

Алхам 2: SEMTECH SX1272 -той танилцах

Бидний дараагийн алхам бол номын санг NodeMCU дээрээ суулгах явдал юм.

Та Semtech LoRa модулийн номын сангуудыг энэ линкээс олж болно:

Энэ номын санг суулгахын тулд:

• Үүнийг Arduino номын сангийн менежер ашиглан суулгана уу ("Ноорог" -> "Номын санг оруулах" -> "Номын санг удирдах …"), эсвэл
• "ZIP татаж авах" товчийг ашиглан github -аас zip файлыг татаж аваад IDE ашиглан суулгана уу ("Sketch" -> "Номын санг оруулах" -> ". ZIP номын сан нэмэх …")
• Энэхүү git репозиторийг ноорог номын сан/номын сангийнхаа хавтсанд хуулна уу.

Энэ номын санг ажиллуулахын тулд таны Arduino (эсвэл таны ашиглаж буй Arduino-тэй нийцтэй самбар) дамжуулагчтай холбогдсон байх ёстой. Яг холболтууд нь дамжуулагчийн самбар болон Arduino -аас бага зэрэг хамааралтай байдаг тул энэ хэсэгт холболт бүр юунд зориулагдсан, ямар тохиолдолд шаардлагатай (шаардлагатай биш) болохыг тайлбарлахыг хичээдэг.

SX1272 модуль нь 3.3V хүчдэлтэй ажилладаг бөгөөд 5V -д зүү нь дургүй байдаг (хэдийгээр өгөгдлийн хүснэгтэд энэ талаар юу ч хэлээгүй байгаа бөгөөд миний дамжуулагч 5V I/O -ийг хэдхэн цагийн турш санамсаргүй ашигласны дараа эвдэрсэнгүй). Аюулгүй байхын тулд түвшний шилжүүлэгч эсвэл 3.3V хүчдэлтэй Arduino -ийг ашиглаарай. Semtech үнэлгээний самбар нь гэмтэхээс урьдчилан сэргийлэх боломжтой бүх өгөгдлийн шугам бүхий 100 ом эсэргүүцэлтэй байдаг боловч би үүнд найдахгүй.

SX127x дамжуулагчид 1.8 В -оос 3.9 В хүртэлх тэжээлийн хүчдэл хэрэгтэй. 3.3V хүчдэлийг ашиглах нь ердийн зүйл юм. Зарим модулиуд нь нэг тэжээлийн зүүтэй байдаг (3.3V гэсэн шошготой HopeRF модулиуд гэх мэт), бусад нь өөр өөр хэсгүүдэд зориулагдсан олон тэжээлийн тээглүүрүүдийг (VDD_RF, VDD_ANA, VDD_FEM -тэй Semtech үнэлгээний самбар гэх мэт) ил гаргадаг бөгөөд эдгээрийг бүгдийг нь холбож болно. Аливаа GND зүү Arduino GND зүү (үүд) -тэй холбогдох ёстой.

Дамжуулагчтай харилцах үндсэн арга бол SPI (Цуваа захын интерфейс) юм. Энэ нь MOSI, MISO, SCK, SS гэсэн дөрвөн зүү ашигладаг. Өмнөх гурвыг шууд холбох шаардлагатай байна: тиймээс MOSI -ийг MOSI -д, MISO -г MISO -д, SCK -ийг SCK -д. Эдгээр зүү нь таны Arduino дээр өөр өөр байдаг бол Arduino SPI баримт бичгийн "Холболт" хэсгийг үзнэ үү. SS (боол сонгох) холболт нь арай уян хатан байдаг. SPI боолын талд (дамжуулагч) үүнийг NSS гэсэн шошготой (ихэвчлэн) холбох ёстой. SPI мастер (Arduino) тал дээр энэ зүү нь ямар ч I/O зүүтэй холбогдох боломжтой. Ихэнх Arduino нь "SS" гэсэн шошготой байдаг боловч энэ нь зөвхөн Arduino нь SPI боолоор ажилладаг тохиолдолд л хамааралтай бөгөөд энэ нь энд байдаггүй. Та ямар ч зүү сонгохоос үл хамааран зүү зурахдаа ямар зүү ашигласныг номын санд хэлэх хэрэгтэй (доороос үзнэ үү).

Дамжуулагчийн самбар дээрх DIO (орон нутгийн I/O) тээглүүрийг янз бүрийн функцэд тохируулж болно. LMIC номын сан нь тэдгээрийг дамжуулагчийн статусын мэдээллийг шуурхай авахын тулд ашигладаг. Жишээлбэл, LoRa дамжуулалт эхлэхэд DIO0 зүү нь TxDone гаралт хэлбэрээр тохируулагдсан байдаг. Дамжуулалтыг дуусгасны дараа DIO0 зүүг дамжуулагчаар өндөр болгодог бөгөөд үүнийг LMIC номын сангаар илрүүлж болно. LMIC номын санд зөвхөн DIO0, DIO1 ба DIO2 руу хандах шаардлагатай бөгөөд бусад DIOx тээглүүрүүдийг салгаж орхих боломжтой. Arduino -ийн талаас тэд ямар ч оролтын оролттой холбогдох боломжтой, учир нь одоогийн хэрэгжүүлэлт нь тасалдал эсвэл бусад тусгай тоног төхөөрөмжийн онцлогийг ашигладаггүй (гэхдээ үүнийг функцэд нэмж оруулах боломжтой боловч "Хугацаа" хэсгийг үзнэ үү).

LoRa горимд DIO тээглүүрийг дараах байдлаар ашигладаг.

• DIO0: TxDone ба RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

FSK горимыг дараах байдлаар ашигладаг.

• DIO0: PayloadReady ба PacketSent
• DIO2: TimeOut

Хоёр горим хоёуланд нь зөвхөн 2 тээглүүр хэрэгтэй боловч трансвервер нь тэдгээрийг шаардлагатай бүх газрын зургийг ижил 2 тээглүүрээр таслах байдлаар зураглахыг зөвшөөрдөггүй. Тиймээс, хэрэв LoRa болон FSK горимыг хоёуланг нь ашигладаг бол бүх гурван тээглүүрийг холбох ёстой. Arduino талд ашиглагддаг тээглүүрийг ноорог дээрх зүү зурахдаа тохируулах ёстой (доороос үзнэ үү). Дахин тохируулах Трансивер нь дахин тохируулах зүүтэй бөгөөд үүнийг дахин тохируулах боломжтой. LMIC номын сан нь үүнийг ашигласнаар чипийг эхлүүлэх явцад тогтвортой байдалд байгаа эсэхийг баталгаажуулдаг. Практик дээр энэ зүүг салгаж орхиж болно, учир нь дамжуулагч нь асаалттай байх үед эрүүл байх болно, гэхдээ үүнийг холбох нь зарим тохиолдолд асуудал үүсэхээс сэргийлдэг. Arduino тал дээр ямар ч I/O зүү ашиглаж болно. Ашигласан зүү дугаарыг зүү зураглалд тохируулах ёстой (доороос үзнэ үү).

Дамжуулагч нь хоёр тусдаа антенны холболттой байдаг: нэг нь RX, нөгөө нь TX. Ердийн дамжуулагч самбар нь антенны унтраах чип агуулдаг бөгөөд эдгээр нь RX ба TX холболтуудын хооронд ганц антеныг солих боломжийг олгодог. Ийм антенны унтраалга нь ихэвчлэн RXTX гэж тэмдэглэгдсэн оролтын зүүгээр ямар байрлалд байх ёстойг хэлж болно. Антенны унтраалгыг удирдах хамгийн хялбар арга бол SX127x дамжуулагч дээрх RXTX зүүг ашиглах явдал юм. Энэ зүү нь TX -ийн үед автоматаар өндөр, RX -ийн хувьд хамгийн бага байх болно. Жишээлбэл, HopeRF самбарууд ийм холболттой байгаа бололтой, тиймээс тэд ямар ч RXTX зүүг ил гаргадаггүй бөгөөд зүүг зүү зураглалд ашиглаагүй гэж тэмдэглэж болно. Зарим самбар нь антенны унтраалгын зүү, заримдаа SX127x RXTX зүүг ил гаргадаг. Жишээлбэл, SX1272 үнэлгээний самбар нь хуучин FEM_CTX, сүүлийнх нь RXTX -ийг дууддаг. Дахин хэлэхэд эдгээрийг холбогч утсаар холбох нь хамгийн хялбар шийдэл юм. Эсвэл, эсвэл SX127x RXTX зүү байхгүй тохиолдолд антенны унтраалгыг удирдахаар LMIC -ийг тохируулж болно. Антенны унтраалгын хяналтын зүүг (жишээ нь Semtech үнэлгээний самбар дээрх FEM_CTX) Arduino талын дурын I/O зүү рүү холбож, зүү газрын зураг дээр ашигласан зүүг тохируулна уу (доороос үзнэ үү). Гэсэн хэдий ч дамжуулагч нь антенныг шууд удирдахыг яагаад хүсэхгүй байгаа нь тодорхойгүй байна.

Алхам 3: Хаалтыг 3D хэвлэх

Би бүх зүйлийг бэлэн болгосны дараа илүү сайн загвар гаргахын тулд модулийн хайрцгийг 3D хэвлэхээр шийдсэн.

Эцсийн бүтээгдэхүүнийг гартаа авснаар нүхэнд суулгах, хяналтын самбар дээр бодит цагийн үр дүнг авах нь хялбар байсан. Усны түвшний заалт бүхий хийн концентрацийн бодит цагийн утга нь эрх баригчдад асуудлыг шийдвэрлэх илүү найдвартай арга замыг идэвхтэй ашиглах боломжийг олгосон юм.