Система мониторинга температуры и влажности в складских помещениях

Многие виды товаров чувствительны к условиям хранения – в частности, к температуре и влажности в помещении. К таковым относятся пищевые продукты, лекарства, косметика, некоторые промышленные материалы, батареи и различная электроника, музыкальные инструменты и многое другое. При неправильном хранении у таких товаров сокращается срок годности, снижается качество, а некоторые могут даже стать опасными – химикаты, лекарства, консервы, газовые баллоны.

Чтобы избежать порчи товаров, владельцам складов необходимо поддерживать в них оптимальные условия хранения и получать информацию о различных параметрах в помещении с минимальной задержкой. В этом могут помочь современные системы Интернета вещей.

Команда спроектировала систему Интернета вещей, которая считывает показатели с датчиков ZigBee и через хаб отправляет их на облачный сервер. Там данные обрабатываются и передаются на мобильное приложение. Последнее не только выводит информацию для пользователей, но и позволяет подключать устройства к системе и отключать их.

В качестве датчиков в данном проекте было решено использовать готовые устройства с поддержкой ZigBee. Их диапазон измерений температуры составляет от -40℃ до +70℃, а диапазон измерения влажности – от 0 до 99,9%. Устройства могут питаться как от литий-ионных батарей, так и от внешнего источника питания.

Для передачи данных с датчиков на облачный сервер команде требовалось разработать центральный шлюз (хаб). Поскольку заказчик намеревался использовать систему для собственных нужд и хотел максимально сократить расходы на разработку, мы предложили использовать в качестве хаба одноплатные компьютеры Raspberry Pi 3 и 4. Вычислительной мощности этих устройств более чем достаточно даже с учетом запланированного на будущее расширения функционала системы.

Устройство собирает данные с подключенных к нему датчиков и отправляет их на облачный сервер по протоколу HTTPS. При включении хаб переходит в режим сопряжения, что позволяет мобильному приложению подключиться к нему по BLE и настроить на нем доступ в интернет. Затем хаб автоматически привязывается к аккаунту пользователя в облаке, таким образом подключаясь к системе.

Для обработки поступающих на сервер данных и настройки системы команда разработала облачное приложение. Оно выполняет несколько функций.

Во-первых, приложение позволяет устанавливать минимально и максимально допустимые значения температуры и влажности. Если показатели любого датчика выходят за пределы установленного диапазона, приложение отправляет на мобильное приложение пользователя уведомление с наименованием склада, на котором сработал датчик, и идентификатором самого датчика.

Во-вторых, программа позволяет мониторить уровень заряда батарей на всех устройствах системы. Когда заряд опускается ниже установленного пользователем уровня, на мобильное приложение приходит уведомление. Если температурный режим на складе не позволяет использовать батареи и устройства питаются от сети, такие показатели не отображаются, а уведомления не приходят.

В-третьих, приложение собирает статистику и позволяет просматривать динамику средней температуры и влажности за определенные периоды времени в виде графиков.

Наконец, облачное приложение позволяет к каждому датчику прописать комментарий с указанием дополнительной информации, в частности, о его местоположении на складе, модели и т.п. Просмотреть эту информацию можно в мобильном приложении, в том числе при получении уведомлений (кнопка “Подробнее”).

Для вывода информации мы создали кроссплатформенное мобильное приложение, поддерживающее Android и iOS.

Программа позволяет подключать и отключать датчики. Для этого нужно перевести датчик в режим сопряжения и через приложение отсканировать QR-код на устройстве. Далее данные передаются на хаб, и тот подключает соответствующий датчик к сети.

На главном экране пользователь видит список всех подключенных складов – если в системе зарегистрировано несколько помещений – и их средние показатели температуры и влажности в режиме реального времени. Можно также зайти в меню каждого склада и увидеть соответствующие показатели от всех датчиков в помещении, установленные диапазоны значений, а также уровень заряда аккумуляторов.

Когда измерения датчиков выходят за установленные пределы, на приложение приходят соответствующие уведомления.

Наконец, в приложении можно просматривать актуальную статистику в виде графиков.