QuakeSense
1.0.0
Proyek Quakesense adalah sistem gempa sumber terbuka dan pemantauan lingkungan yang terdiri dari daya rendah dan jaringan IoT berbiaya rendah yang terbuat dari node sensor energi-otonom yang ditenagai melalui sistem pemanenan energi dan terhubung ke gateway dalam topologi bintang.
Proyek ini didasarkan pada dua teknologi IoT yang muncul, MQTT dan LORA, salah satu teknologi jaringan area luas yang paling menjanjikan (LPWAN) yang memberikan kompromi yang baik antara cakupan, konsumsi saat ini, panjang payload, bandwidth, dan laju data.
Data yang dikumpulkan ditawarkan kepada pengguna berkat antarmuka berbasis web khusus, sehingga memungkinkan pemantauan waktu nyata dari peristiwa seismik dan parameter lingkungan.
Komponen utama dari proyek Quakesense adalah: satu atau lebih node sensor, gateway Lora satu saluran dan platform cloud IoT.
Setiap node sensor terdiri dari komponen berikut:
Secara default, setiap simpul sensor berjalan dalam mode berdaya rendah. Dalam konfigurasi ini, MCU STM32 berjalan dalam mode berhenti (MCU dihentikan dan jam dimatikan, tetapi SRAM dan konten mendaftarkan disimpan), modul GPS dalam mode selalu terdokasi (mode penghematan daya yang cerdas yang memungkinkan modul GPS untuk secara adaptif dan otomatis menyesuaikan penuh pada waktu sesuai dengan kondisi lingkungan dan gerak), sementara L LOR.
Ketika peristiwa seismik terjadi, accelerometer menghasilkan interupsi yang terkait dengan peristiwa bangun dan simpul mulai berjalan dalam mode run, yang mengakibatkan bangun MCU STM32 dan modul GPS dalam mode penuh pada mode, sedangkan modul LORA dimasukkan ke dalam mode transmisi. Peristiwa bangun terjadi jika setidaknya satu dari 3 komponen akselerasi melebihi ambang referensi (50 mg untuk komponen horizontal, 1120 mg untuk yang vertikal).
Setelah dalam mode run, simpul sensor mulai membaca dan merekam data akselerasi untuk menghitung durasi kurung, didefinisikan sebagai interval waktu antara yang pertama dan terakhir melebihi ambang akselerasi, dan 3 komponen akselerasi ground puncak (PGA), didefinisikan sebagai amplitudo maksimum akselerasi pada nilai absolut. Parameter gerak kuat yang dihitung juga dirujuk geo berkat modul GPS, sehingga garis lintang, bujur, ketinggian, tanggal, dan paramters waktu ditambahkan ke paket Lora yang akhirnya dikirim ke gateway.
Perilaku dasar dari node memperkirakan pemantauan parameter lingkungan berkala (secara default, setiap 15 menit) (suhu, kelembaban dan tekanan relatif) melalui sensor MEMS LPS22HB dan HTS221.
Gateway Lora saluran tunggal terdiri dari komponen-komponen berikut:
Gateway secara fungsional bertugas menerima paket yang dikirim oleh node sensor, menguraikan nilai yang dienkapsulasi dan meneruskannya ke platform IO Adafruit melalui protokol MQTT.
Gateway juga berurusan dengan integritas paket: setiap kali paket baru diterima, gateway menghitung checksum dan membandingkannya dengan yang ada di dalam pesan yang diterima. Dalam hal ketidakcocokan, paket dijatuhkan dan pesan kesalahan dikirim ke platform IO Adafruit.
Platform ADAfruit IO digunakan untuk mengumpulkan, memproses, dan memvisualisasikan dalam data lingkungan waktu-nyata dan parameter gerak kuat yang terkait dengan peristiwa seismik.
Antarmuka pengguna (UI) terdiri dari dasbor, yang mencakup beberapa widget yang diimplementasikan melalui grafik garis, pengukur dan blok lainnya untuk menunjukkan nilai parameter lingkungan dan tren waktu dari tiga komponen akselerasi ground puncak.
Perpustakaan dan kerangka perangkat lunak yang digunakan untuk mengimplementasikan proyek Quakesense adalah:
Biagio Montaruli - [email protected]
Perangkat lunak ini dilisensikan berdasarkan ketentuan GNU GPLV3. Lihat file lisensi.md untuk lebih jelasnya.
Proyek ini telah dikembangkan untuk tesis sarjana saya di Internet of Things di Polytechnic University of Bari (Poliba).
Saya ingin mengucapkan terima kasih khusus kepada profesor dan penyelia saya Luigi Alfredo Grieco, dan kepada semua peneliti dan orang-orang dari laboratorium telematika (@telematika-dev) yang membantu saya selama pengembangan proyek ini.
