ПРОГРАМНО-КОНФІГУРОВАНЕ ІОТ-РІШЕННЯ НА ОСНОВІ МІКРОКОНТРОЛЕРА ESP32

Анотація

Вимірювання та аналіз даних відіграє одну з ключових ролей у сучасних технологічних галузях. Наприклад, для робототехніки доволі важливо мати можливість виміряти різні параметри робочого середовища та адекватно їх обробляти. Ці дані надають можливість виконувати поставлені задачі та відповідним чином реагувати на зміни робочого середовища. Сьогодні можна спостерігати революцію у застосуванні сенсорів у робототехнічних системах. Раніше роботів розробляли максимально простими та спеціалізованими: тобто вони мали працювати у чітко визначеному середовищі та виконувати максимально передбачувано одну конкретну задачу. Проте, на сьогоднішньому етапі, розробники намагаються максимально розширити ці обмежуючі рамки. Таким чином, все частіше можна спостерігати за розробками таких складних систем як колаборативні роботи та повністю автономні машини. Саме тому необхідно мати легко розширюваний фреймворк, який надає змогу визначити стан та виміряти різні параметри не тільки робота, а й робочого середовища. Аналізуючи всі ці вимоги можна зробити висновок, що потреба у таких розробках вже зростає та зростатиме ще більше. Адже рівень складності систем поступово зростає, разом з потребою моніторингу все більшої кількості параметрів.

Метою цієї роботи є розробка ІоТ рішення та фреймворку для збору та моніторингу вибраних фізичних параметрів віддалено. Розроблений прототип базується на мікроконтролері ESP32 та складається з кількох частин: апаратної та програмної, яка орієнтована на роботу з хмарним сервісом. Також розроблено мобільний додаток, через який можна віддалено налаштовувати пристрій і спостерігати за даними в режимі реального часу. Протестовано кілька методів цифрової фільтрації для попередньої обробки даних. У роботі наведено приклад з вимірюванням рівня приповерхневих вод, температури довкілля, потужності, яку виробляє сонячна панель та фіксування деяких діагностичних даних системи. Також реалізовано віддалене оновлення програмного забезпечення на пристрої. Прототип тестувався у польових умовах протягом шести місяців та показав стабільну роботу. На основі тестів можна зробити висновок про функціональність запропонованого фреймворку, автономність та порівняно низьку вартість.

Ключові слова: інтернет речей, цифрові фільтри, конфігурація бездротових пристроїв, протокол MQTT, хмара, сенсори і сприйняття.