smartnexus/slope-monitoring-freertos

El trabajo propuesto se centrará en la monitorización de un talud de carreteras con un sistema distribuido, de manera que se monitorice su estado de salud, así como posibles daños (desplazamientos, desprendimientos, etc.)

Sistemas Ciberfísicos y Seguridad Hardware: Trabajo de curso: slope-monitoring-freertos

Descripción de funcionalidad del trabajo.

Monitoring Node (MN)

• Objetivo: monitorizar variables de interés
• Funcionalidades:

1. Monitorizar temperatura (sensor HTS21)
2. Monitorizar humedad (sensor HTS21)
3. Monitorizar ángulo base (acelerómetro LSM6DSL)
4. Modos de funcionamiento (controlados por el bróker MQTT):
   • Normal: monitoriza aceleraciones cada minuto --> Cada valor será la media de 10 aceleraciones. Nota Se busca que se midan 10 muestras totalmente seguidas y hagamos la media. Se cogen con la interrupcion del DRDY a la frecuencia que sea. A partir de ahí, espero.
   • Alarma: monitoriza aceleraciones cada 20 segundos --> Cada valor será la media de 10 aceleraciones

• Tareas:
  • NetworkSetup
    • Descripción: se encarga de establecer la conexión Wifi y se subscribe al topic MQTT modo_operacion.
    • StackSize: 512
    • Prioridad: BelowNormal
  • StopWatch
    • Descripción: temporiza según el modo de operación y notifica a NetworkSetup al finalizar.
    • StackSize: 128
    • Prioridad: High
  • CollectMeasures
    • Descripción: se encarga de medir la temperatura, la humedad y la aceleración. Al finalizar, añade todas las medidas a la cola MeasuresQueue.
    • StackSize: 512
    • Prioridad: AboveNormal
  • MQTTPublish
    • Descripción: Lee de la cola las medidas y las publica a los topics correspondientes mediante MQTT.
    • StackSize: 512
    • Prioridad: Low
• Colas
  • MeasuresQueue
    • Tamaño: 3
    • Tipo de dato: uintptr_t
• Periféricos
  • Configuración de cada periférico
• Interrupciones
  • Acelerómetro
• Notificaciones
  • La tarea StopWatch envía notificación con flag 0x0001 para avisar a la tarea CollectMeasures que se ha finalizado la temporización y que puede comenzar a recolectar las medidas.
• Librerías adicionales
  • Sensor de temperatura
  • Sensor de humedad
  • Acelerómetro
  • Giróscopo
  • MQTT
  • Wifi

Notifying Node (NN)

• Objetivo: sistema de notificaciones (mediante leds) local
• Funcionalidades:

1. Si modo Normal --> Parpadea Led1 100ms cada 3 segundos
2. Si modo Alarma --> Parpadea Led2 500ms cada 1 segundos

• Tareas:
  • NetworkSetup
    • Descripción: se encarga de establecer la conexión Wifi y se subscribe al topic MQTT modo_operacion.
    • StackSize: 1024
    • Prioridad: Normal
  • LedsBlink
    • Descripción: hacer parpadear los leds según los modos de operación.
    • StackSize: 1024
    • Prioridad: AboveNormal
• Colas
  • No procede.
• Periféricos
  • Configuración de cada periférico
    • LED 1: PA5 - GPIO_OUT - LED1
    • LED 2: PB14 - GPIO_OUT - LED2
• Interrupciones
  • No procede.
• Notificaciones
  • No procede.

MQTT Broker (MB)

• Objetivo: interconexiona todas las partes del sistema
• Se usará el bróker de Ubidots
• Estructura de topics:
  • /Monitor_Node/aceleraciones (publica MN, suscrito PS)
  • /Monitor_Node/temperatura (publica MN, suscrito PS)
  • /Monitor_Node/humedad (publica MN, suscrito PS)
  • /Monitor_Node/modo_operacion (publica PS, suscrito NN-MN)
  • /Monitor_Node/angulo_x (publica PS)
  • /Monitor_Node/angulo_y (publica PS)
  • /Monitor_Node/estado (publica PS) Nota:

Dashboard (ubidots)

• Objetivo: visualización remota de la información monitorizada/calculada
• Se usará el ofrecido por Ubidots
• Método de representación de la información recibida y procesada

Processing service (PS)

• Objetivo: servicio local que procesa la información existente en el bróker MQTT

• Software: Python

• Algoritmo del servidor de procesamiento:

  1º Subscripción a los topics de temperatura, aceleracion y humedad

  2º Cálculo del ángulo X/Y con respecto a Z y publicación en los topics correspondientes

  3º Publicar el modo de operación (0:normal,1:alarma) según el valor del ángulo X/Y

  • Si humedad>umbral fijado por los alumnos
  • Si ángulo X/Y ha variado 5 o más grados respecto al valor de referencia (90/90)

  4º Publicar el estado del talud (0:saludable,1:dañado) según el ángulo X/Y

  • Si ángulo X/Y ha variado 25 o más grados respecto al valor de referencia (90/90)