用于家庭/工業(yè)安全的氣體探測(cè)器和地震警報(bào)系統(tǒng)

目的:

?探測(cè)可燃?xì)怏w/煙霧(如甲烷、丙烷、一氧化碳)和不尋常的地震運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的存在。

?激活即時(shí)本地警報(bào)(在OLED顯示屏上)，并通過(guò)LoRaWAN網(wǎng)關(guān)向the Things Stack中的警報(bào)系統(tǒng)發(fā)送遠(yuǎn)程通知。

?提供火警、氣體泄漏或地震活動(dòng)的早期預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)人身及財(cái)產(chǎn)安全。

先決條件:

?Arduino (C/ c++)編程基礎(chǔ)。

?電子和傳感器的基本概念(特別是氣體和運(yùn)動(dòng)傳感器)。

?熟悉Arduino IDE或PlatformIO開(kāi)發(fā)環(huán)境。

?了解LoRaWAN通信，以便向Things Stack發(fā)送關(guān)鍵警報(bào)。

所需材料和軟件：

硬件:

?WISBLOCK底座：RAK19003迷你底座板(用于緊湊的設(shè)計(jì))

?WISBLOCK Core: RAK4630 Nordic NRF52840(集成LoRaWAN報(bào)警通信)

?WISBLOCK傳感器:

?RAK12004氣體傳感器(用于可燃?xì)怏w和煙霧)

?RAK12027 Dimron D75地震傳感器

?IM-42652 6軸加速度計(jì)(用于一般振動(dòng)檢測(cè)或設(shè)備運(yùn)動(dòng))

?WISBLOCK Miscellaneous: RAK1821 OLED顯示屏

?其他組件/配件：

?WisGate Edge Lite 2 (LoRaWAN網(wǎng)關(guān)，用于遠(yuǎn)程警報(bào)轉(zhuǎn)發(fā))

?電池連接器電纜

?螺絲刀

軟件:

?Arduino IDE或PlatformIO

?用于RAK模塊的Arduino庫(kù)(例如RAKwireless_RAK4631_BSP)和用于傳感器的特定庫(kù)(例如，用于MQ2， D75， IMU如Adafruit_LIS3DH或類似，Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX)。

?RAK7268V2網(wǎng)關(guān)配置軟件。

?Things Stack(用于LoRaWAN網(wǎng)絡(luò))和云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上的帳戶，用于接收警報(bào)(例如，與Telegram， SMS或電子郵件等通知服務(wù)集成的Things Stack)。

學(xué)習(xí)成果:

?能夠?qū)嵤┗诙喾N類型事件(氣體，地震活動(dòng)，運(yùn)動(dòng))檢測(cè)的安全系統(tǒng)。

?熟練處理氣體和運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)，用于關(guān)鍵事件檢測(cè)和警報(bào)激活。

?具備配置本地(可視)和遠(yuǎn)程(通過(guò)The Things Stack通知)警報(bào)的知識(shí)。

?具有針對(duì)安全和快速響應(yīng)應(yīng)用設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。

設(shè)置和實(shí)現(xiàn)步驟：

?硬件組裝：將RAK4631 (Core)模塊連接到RAK1903 (Mini Base Board)上。將傳感器(MQ2、Earthquake、Accelerometer)和OLED顯示器連接到相應(yīng)的端口。連接電池線纜。

?開(kāi)發(fā)環(huán)境配置：安裝Arduino IDE/PlatformIO，支持RAK4631板。為傳感器和OLED安裝必要的庫(kù)。

?節(jié)點(diǎn)編程(RAK4631)：

?編寫(xiě)代碼來(lái)初始化并從MQ2氣體傳感器讀取數(shù)據(jù)。設(shè)置氣體/煙霧濃度的警報(bào)閾值。

?從D75地震傳感器(數(shù)字)和IM-42652加速度計(jì)讀取數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)檢測(cè)地震事件或異常振動(dòng)的邏輯(例如，加速度的突然變化)。

?在OLED顯示屏上顯示當(dāng)前傳感器狀態(tài)和活動(dòng)警報(bào)。

?將RAK4631配置為L(zhǎng)oRaWAN節(jié)點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)到警報(bào)(氣體或地震/運(yùn)動(dòng))時(shí)，發(fā)送帶有事件類型的LoRaWAN警報(bào)消息。

?實(shí)現(xiàn)低功耗模式，保持設(shè)備活動(dòng)和持續(xù)監(jiān)控。

?網(wǎng)關(guān)配置(RAK7268V2)：將網(wǎng)關(guān)接入網(wǎng)絡(luò)，配置為與the Things Stack相連。

Things棧配置：

?進(jìn)入Things Stack控制臺(tái)。

?注冊(cè)網(wǎng)關(guān)：添加RAK7268V2網(wǎng)關(guān)。

?創(chuàng)建應(yīng)用程序：創(chuàng)建新的應(yīng)用程序。

?注冊(cè)設(shè)備(RAK4631節(jié)點(diǎn))：用其LoRaWAN憑據(jù)注冊(cè)設(shè)備。

?配置有效負(fù)載格式化器(解碼器)：編寫(xiě)Javascript代碼來(lái)解碼警報(bào)有效負(fù)載(例如，一個(gè)字節(jié)用于警報(bào)類型，另一個(gè)字節(jié)用于嚴(yán)重性)。

?配置通知的集成：在“集成”部分，添加一個(gè)“Webhook”來(lái)發(fā)送通知到IFTTT、Zapier等服務(wù)，或者在收到特定的警報(bào)有效負(fù)載時(shí)直接發(fā)送通知到可以發(fā)送SMS/電子郵件/電報(bào)消息的服務(wù)器。

?測(cè)試：進(jìn)行模擬測(cè)試：在MQ2傳感器附近放置氣源(例如，未點(diǎn)燃的打火機(jī))，或震動(dòng)地震傳感器/加速度計(jì)，以驗(yàn)證本地和遠(yuǎn)程警報(bào)是否正確激活。

挑戰(zhàn)和故障排除提示：

?氣體傳感器校準(zhǔn)：MQ2氣體傳感器需要初始“老化”期(幾個(gè)小時(shí))來(lái)穩(wěn)定。校準(zhǔn)可以是復(fù)雜的，并取決于具體的氣體和所需的濃度。了解它們的局限性和潛在的誤報(bào)是至關(guān)重要的。

?假警報(bào)：調(diào)整運(yùn)動(dòng)/地震傳感器的閾值對(duì)于避免日常振動(dòng)(例如，行人，附近車輛)的假警報(bào)至關(guān)重要。檢測(cè)邏輯必須是健壯的。

?通信可靠性：對(duì)于安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，LoRaWAN的通信可靠性至關(guān)重要。確保在安裝位置有良好的覆蓋，并盡可能考慮冗余。

?電源：對(duì)于安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，備用電源(電池)和對(duì)其狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)控對(duì)于確保不間斷運(yùn)行至關(guān)重要。

評(píng)估標(biāo)準(zhǔn):

?該系統(tǒng)可準(zhǔn)確檢測(cè)可燃?xì)怏w/煙霧和地震事件/振動(dòng)的存在。

?本地警報(bào)立即清晰地顯示在OLED顯示屏上。

?遠(yuǎn)程通知可靠且及時(shí)地發(fā)送到Things Stack和配置的警報(bào)服務(wù)。

?系統(tǒng)穩(wěn)定，最大限度減少誤報(bào)。

?該代碼是高效的，功耗允許連續(xù)監(jiān)控。

本文編譯自hackster.io