Projeto IoT - Sistema Detector De Fumaça: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Introduzione

Il Sistema Detector de Fumaça consiste in una soluzione IoT con l'obiettivo del permesso o il monitoraggio degli allarmi dell'incidente delle residenze attraverso l'applicazione Android. Il progetto è basato su un microcontrollore che comunica con una nuova connessione WiFi, rilevando i sinistri per il sensore di fumo. La proprietà della residenza segue il monitoraggio o il sistema di accesso all'applicazione e la ricezione di notifiche tramite Telegram in caso di attivazione dell'allarme.

Desenvolvedores

• Bruno Gonçalves Pereira
• João Paulo Tadeu Borges Paiva
• Juliana Guimarães Soares Buére
• Willan Alexander Condor Asenjo

Passaggio 1: materiale utilizzato

I materiali utilizzati per la costruzione del progetto sono:

• Modulo WiFi ESP8266 NodeMcu ESP-12: Placa desenvolvimento che combina o chip ESP8266 (comunicazione WiFi), un'interfaccia usb-serial e un regolatore di tensione 3.3V. A programação pode ser feita usando un IDE do Arduino, através da comunicação via cabo micro-usb.
• Sensore di gas MQ-135 per gas tossici: O Sensore di gas MQ-135 è un modulo capace di rilevare vari tipi di gas tossici come ammoniaca, diossido di carbonio, benzene, ossigeno nitrico, e também fumaça o álcool.
• Led vermelho
• Led verde
• 2 resistori 200Ω
• Protoboard e jumpers para conexão e teste do protótipo

Passaggio 2: configurazione "Fai cosa parla"

O ThingSpeak é um serviço de plataforma IoT per armazenar e recuperar dados usando o protocolo HTTP e MQTT pela Internet ou por meio de uma rede local. ThingSpeak permette di aggregare, visualizzare e analizzare i flussi di dati sul nuovo.

O ThingSpeak está disponível comeo um serviço gratuito para pequenos projetos não comerciais (meno di 3 milioni di mensagens per ano o circa 8000 mensagens per giorno). Per progetti più importanti o applicazioni commerciali, quattro tipi diversi di licenza annuale per gli indirizzi: Standard, Academic, Student e Home.

Configurazione di un canale senza ThingSpeak

Após criar uma conta no ThingSpeak, é necessário criar um canal. Os canais armazenam os dados enviados de um determinatodo projeto. Cada canal include 8 campi che podem contro qualque tipo di dati, più 3 campi per dati di localizzazione e 1 per dati di stato. Depois de coletar dados em um canal, você pode usar os aplicativos ThingSpeak para analisá-los e visualizá-los.

Per questo progetto, foi criado um canal com nome IoTProject-SmokeDetector e 3 campi per ogni aspetto:

• Campo 1: Concentração de gás
• Campo 2: Allarme
• Campo 3: Comando desligar

Na aba "Private View" é possível criar as visualizações de cada um dos campos criados. Neste projeto, foram criados:

• 1 grafico com os dados de concentração de gás CO2 em função do tempo
• 1 indicatore di led per indicazione di allarme
• 1 grafico con i dados de comando de desligar alarme em função do tempo

Leitura e escrita no ThingSpeak

O canal do ThingSpeak è criado com um identificatore único (Channel ID) que possibilita sua identificazioneção para envio e leitura de dados. Non ci sono "API Keys" disponibili come chaves per scritto (Write API Key) e leitura (Read API Key) senza alcun canale. Além disso, também são disponibilizadas as API Requests (HTTP get request) che può essere utilizzato per l'ambiente e la richiesta di dati.

O identificatore do canal e as chaves serão usadas posteriormente no código do microcontrolador. Già come le richieste API vengono utilizzate dal programma applicativo Android.

Passaggio 3: Aplicativo - Inventore dell'app MIT

O aplicativo para monitoramento do sistema foi desenvolvido utilizando o MIT App Inventor. O MIT App Inventor è un ambiente web gratuito e codice aberto per il desenvolvimento integrato di applicazioni mantido per il Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ele permite que iniciantes na programação criem applicativi per Android e iOS.

Para começar, após criar uma uma conta no MIT App Inventor, criou-se um projeto com o nome IotProject_SmokeDetector.

La tela di Designer è possibile montarla come tela e applicativo, selezionando i componenti necessari (botes, etichette, immagini, ecc.) nessun menu laterale esquerdo (Palette). Per cada um dos componenti selezionati, è possibile modificare la configurazione dei core, tamanho, posição, entre outras nessun menu laterale diretto (Proprietà).

Na tela Blocks é feita toda a lógica de programação do aplicativo. A programação é feita através de blocos, facilitando o desenvolvimento para iniciantes.

Spiegazione del codice

Duas variáveis locais são inicializadas: alarmData e sensorData.

A cada 1 segundo (definido pelo Clock1), o aplicativo faz um request de dodos no canal ThingSpeak através da URL de leitura de dodos che pode ser copiada na aba "API Keys". Quando i dati vengono restituiti, o quando il sensore corrisponde alla concentrazione di gas CO2 è mostrata la tela da applicare. Já o dado do alarme é testado:

1. Se o alarme estiver acionado (alarmData = 1), o aplicativo mostra ao usuário a mensagem "Atenção! Sua casa está em perigo!" e o botão de desligar alarme (Button1) è abilitato.
2. Se o alarme não summersr acionado (alarmData = 0), o aplicativo mostra ao usuário a mensagem "Não se preocupe! Sua casa não está em perigo." e o botão de desligar alarme (Button1) è desabilitado.

Quando o pulsante desligar alarme (Button1) per clicado, o aplicativo escreverá 1 no campo Field3: comando desligar criado no ThingSpeak, indicando que o comando desligar alarme foi acionado. O dado è atteso ao ThingSpeak attraverso l'URL per la scrittura di dati che pode ser copiada na aba "API Keys".

Passaggio 4: montaggio del prototipo

O protótipo foi montado no protoboard conforme indicado na figura.

Sensore MQ135

• Pino AO: collegato a pino AD0 con modulo ESP8266
• Pino GND: collegato a GND del modulo ESP8266
• Pino Vcc: collegato a pino VIN do modulo ESP8266

LED verde

• Conectar uma perna do resistor de 200Ω no pino D5 do módulo ESP8266
• Conectar o anodo do LED (positivo - maior perna) na outra perna do resistor
• Conectar o catodo do LED (negativo - menor perna) no GND do módulo ESP8266

LED vermelho

• Conectar uma perna doresistor de 200Ω no pino D7 do módulo ESP8266.
• Conectar o anodo do LED (positivo - maior perna) na outra perna do resistor
• Conectar o catodo do LED (negativo - menor perna) no GND do módulo ESP8266

Passaggio 5: Programmazione del microcontrollore

O microcontrollore del modulo ESP8266 per programmare utilizzando un IDE di Arduino (fai o scarica qui).

O código fonte completo utilizado no projeto pode ser baixado no final deste tutorial (Iot_project.ino). O código tem duas funções principais: setup e loop.

Fluxo fai la configurazione:

• Inicializa a porta serial
• Inicializa os uscite (pinos dos leds)
• Conecta à rede WiFi
• Inizializa o ThingSpeak

Flusso fai il ciclo:

• Come fare il sensore MQ135

• Verifica se a concentração de gás CO2 ultrapassa o limite definido (ideale: CO2 <= 700 ppm)

  • Liga o alarme (LED vermelho), desliga o LED de status (verde) e envia notificação pelo Telegram se o valor summerr acima do limit
  • Desliga o alarme (LED vermelho) e liga o LED de status (verde) se o valor summerer abaixo do limit

• Lê o dado de "comando desligar alarme" do ThingSpeak

  Se o comando=1, desliga o alarme (LED vermelho) e liga o LED de status (verde)

• Envia dados do sensor, do alarme e de comando para o ThingSpeak a cada 20 segundos

Abaixo será descrita a programação de cada um dos principais módulos com o rispettivo codice para teste.

Conectando na rede WiFi

Abra a IDE do Arduino, vá em File->Preferences eadicione em Additional Board Manager URLs un URL

Segue, vá em Tools->Boards->Boards Manager digite ESP8266, clique em instalar e fechar.

È necessario definire 2 varianti per il confronto:

• WIFI_SSID: nome da rede WiFi que você deseja conectar seu sistema
• WIFI_PASSWORD: senha da rede

Per verificare la connessione WiFi, copiare il codice a barre, modificare le varie versioni per la connessione Wi-Fi elenco di acima e facia upload nessun modulo ESP8266.

#include /************************ ALTERE AS DEFINIES ABAIXO ******************* *******/ #define WIFI_SSID "YOUR WIFI SSID" // Nome da ride wifi #define WIFI_PASSWORD "YOUR WIFI PASSWORD" // Senha da ride wifi WiFiClient client; // Função que faz a conexão wifi void ConnectToWiFi(void){ // Tenta conectar ao wifi Serial.println("Conectando à rede WiFi"); WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { ritardo(500); Serial.print("."); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connesso con successo!"); Serial.println("Obbligo IP: "); Serial.println(WiFi.localIP()); } // Setup da placa void setup(){ Serial.begin(115200); ritardo(50); // Collega a wifi ConnectToWiFi(); }

Lendo dados do sensore MQ135

Para ler os dados do sensor MQ135, primeiramente deve-se baixar a biblioteca MQ135.h e adicioná-la na IDE do Arduino através do menu Skecth->Include Library->Add. ZIP Library.

Deposita, copie o codice abaixo e faça upload no módulo ESP8266 através do cabo micro-usb. O código realiza una riduzione della concentrazione di CO2 in ppm e stampa di valori di lidi senza monitor seriale.

#include "MQ135.h" #define SMOKE_SENSOR A0 // IO do sensor de fumaça float sensorValue; // Setup da placa void setup(){ Serial.begin(115200); ritardo(50); } // Loop principal void loop(){ // Faz leitura do sensor MQ135 gasSensor = MQ135(SMOKE_SENSOR); sensorValue = gasSensor.getPPM(); Serial.print("Concentrazione di CO2 (ppm): "); Serial.println(sensorValue); }

Escrevendo e lendo dados do ThingSpeak

Primeiro, adicione a Biblioteca do ThingSpeak no Arduino IDE. Vá em Tools->Boards->Boards Manager digite ThingSpeak, clique em instalar e fechar.

Una versione gratuita di ThingSpeak, aceita upload de dados apenas a cada 20 segundos, por isso, no código deve-se testar se é o momento correto de enviar os dados.

Para comunicar com o ThingSpeak é necessário definir as variáveis abaixo:

• myChannelNumber: número do canal criado no ThingSpeak
• myWriteAPIKey: chave de escrita do canal do ThingSpeak
• myReadAPIKey: chave de leitura do canal do ThingSpeak

Per testare la comunicazione con ThingSpeak, copiare o modificare il codice, modificare le varie versioni per modificare e modificare le varie liste di seguito e caricare il modulo ESP8266.

#include #include /************************ ALTERE AS DEFINIÇÕES ABAIXO ***************** *********/ #define WIFI_SSID "YOUR WIFI SSID" // Nome da rede wifi #define WIFI_PASSWORD "YOUR WIFI PASSWORD" // Senha da rede wifi #define THINGSPEAK_WRITE_INTERVAL 20000 // Intervalo em ms entre envios de dados ao ThingSpeak /************************ ALTERE AS VARIÁVEIS ABAIXO ****************** ********/ unsigned long myChannelNumber = 0000000; // Número do canal do ThingSpeak const char * myWriteAPIKey = "la tua chiave API di scrittura"; // Chave de escrita do canal do ThingSpeak const char * myReadAPIKey = "la tua chiave API di lettura"; // Chave de leitura do canal do ThingSpeak unsigned long lastTime; unsigned long currentTime; client WiFi Client; // Função que faz a conexão wifi void ConnectToWiFi(void){ // Configura il certificato radice per api.telegram.org configTime(0, 0, "pool.ntp.org"); clientSecure.setTrustAnchors(&cert); // Tenta di connetterti al wifi Serial.println("Connettiti al WiFi"); WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { ritardo(500); Serial.print("."); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connesso con successo!"); Serial.println(WiFi.localIP()); } // Setup da placa void setup(){ Serial.begin(115200); ritardo(50); // Collega a wifi ConnectToWiFi(); // Inicializa ThingSpeak lastTime = 0; ThingSpeak.begin(client); } // Loop principale void loop(){ currentTime = millis(); // seta o tempo atual // I dati di ThingSpeak int value = ThingSpeak.readIntField(myChannelNumber, 1, myReadAPIKey); Serial.println("Dado no campo 1 do ThingSpeak:"); Serial.println(valore); // Verifica se è il momento di aggiornare i dati relativi a ThingSpeak if((currentTime - lastTime > THINGSPEAK_WRITE_INTERVAL)) { ThingSpeak.setField(1, 100); ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber, myWriteAPIKey); lastTime = currentTime; } ritardo (20000); }

Invia notifica per il telegramma

Primeiro, adicione a Biblioteca do Telegram no Arduino IDE. Vá em Tools->Boards->Board Manager digite UniversalTelegramBot, clique em instalar e fechar.

Abra o Telegram e siga as próximas etapas para criar um Bot. Primeiro, procure por botfather e clique nele. A janela a seguir deve abrir e você será sollecitato a clicar no botão Iniciar. Digite /newbot e siga as instruções para criar seu bot. Dê a ele um nome e nome de usuário. Se o seu bot for criado com sucesso, você receberá uma mensagem com um link para acessar o bot e o token do bot. Salve o token, porque você precisará dele para que o ESP8266 possa enviar notificações.

Segueda, em sua conta do Telegram, indaga su IDBot. Inicie uma conversa com esse bot e digite/getid. Você receberá uma resposta com seu ID de usuário. Salve o ID, porque você precisará dele para enviar de notificações.

Per testare l'ambiente di notifica del telegramma, copiare il codice abaixo, modificare le varie definizioni per connessione WIFI e per comunicare con Telegram (BOT_TOKEN e CHAT_ID) e caricare il modulo senza modulo ESP8266.

#include #include #include /******************** ALTERAR DEFINIES ABAIXO ******************* *******/ #define WIFI_SSID "YOUR WIFI SSID" // Nome da rede wifi #define WIFI_PASSWORD "YOUR WIFI PASSWORD" // Senha da rede wifi #define BOT_TOKEN "CHANGEYOURTOKEN" // Token do bot do telegram # define CHAT_ID "CHANGEYOURCHATID" // ID do chat do telegram X509List cert(TELEGRAM_CERTIFICATE_ROOT); WiFiClientSecure clientSecure; UniversalTelegramBot bot(BOT_TOKEN, clientSecure); // Invia notifica ao Telegram void SendTelegramNotification(String message) { bot.sendMessage(CHAT_ID, message, ""); Serial.println(messaggio); } // Função que faz a conexão wifi void ConnectToWiFi(void){ // Configura il certificato radice per api.telegram.org configTime(0, 0, "pool.ntp.org"); clientSecure.setTrustAnchors(&cert); // Tenta di connetterti al wifi Serial.println("Connettiamo il WiFi"); WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { ritardo(500); Serial.print("."); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connesso con successo!"); Serial.println("Obbligo IP: "); Serial.println(WiFi.localIP()); } // Setup da placa void setup(){ Serial.begin(115200); ritardo(50); // Collega a wifi ConnectToWiFi(); // Testa notificação pelo telegram SendTelegramNotification("Testando envio de notificação."); }