📡 Подключение трёх датчиков к Raspberry Pi 5

📋 Описание проекта

Данный проект демонстрирует подключение и использование трёх различных датчиков на платформе Raspberry Pi 5. Каждый из датчиков обеспечивает сбор и обработку данных об окружающей среде, что делает проект полезным для мониторинга параметров воздуха, окружающей среды и радиационного фона. Проект включает в себя установку необходимых библиотек, настройку и соединение датчиков, пример подключения датчиков к соответствующим пинам на Raspberry Pi 5 и готовое desktop приложение по сбору данных с этих устройств и вывод информации в режиме реального времени на экран в виде анимированных графиков, представляющих зависимость параметра в единицу времени.

🛠️ Подключаемые датчики:

1. BME-280 — датчик температуры, давления и влажности.
2. MQ-135 — газовый датчик для обнаружения различных газов (включая CO₂, аммиак и другие вредные вещества).
3. RadiationD-1.1v (Cajoe) — датчик радиации для измерения уровня гамма-излучения.

⚙️ Установка и настройка

Перед началом работы с проектом необходимо выполнить следующие шаги:

1. Клонировать репозиторий:

   git clone <URL вашего репозитория>
   cd <название папки проекта>

2. Установить все необходимые зависимости из requirements.txt:

   pip3 install -r requirements.txt

3. Подключить датчики к Raspberry Pi:

   • Для BME-280 используйте шину I2C.
   • Для MQ-135 подключите аналоговый выход к аналогово-цифровому преобразователю (например, ADS1115).
   • Для RadiationD-1.1v используйте GPIO пины для подключения.

4. Установка библиотек Все библиотеки можно установить, следуя пункту 2, но при использовании именно Raspberry Pi 5, и использовани библиотеки RPi.GPIO, следует использовать следующую команду:

   - sudo apt remove python3-rpi.gpio
   - python3 -m pip install rpi-lgpio
   

   Для коректной работы данного модуля для считывания данных с счетчика гейгера и газового датчика.

   Далее будет представлена схематическая схема подключения датчиков к Raspberry Pi 5 (На схеме изображена 4 версия малины, но так как пины подключения у них одинаковы, это не играет принципиальную роль)

Приложение для отображения и отправки данных с датчиков

На изображении представлено первоначальное окно программы для мониторинга обстановки. Интерфейс выполнен в светло-зелёных тонах и состоит из нескольких блоков с возможностью ввода и настройки параметров. Вот описание ключевых элементов интерфейса:

1. Заголовок: В верхней части окна указан заголовок — "Главное меню программы".

2. Название приложения: В центральной части окна отображается название: "Мониторинг обстановки". Оно выделено крупным шрифтом и обрамлено рамкой, что указывает на основную цель приложения.

3. Поля для настройки параметров:

   • Периодичность сбора данных (СЕКУНДЫ): Справа находится поле ввода, где пользователь может задать интервал в секундах, через который программа будет собирать данные с подключённых датчиков. В примере указано значение "2", то есть сбор данных с датчиков осуществляется каждые 2 секунды.

   • Периодичность отправки данных (ЧАСЫ:МИНУТЫ:СЕКУНДЫ): В следующем блоке можно задать периодичность отправки данных. Формат ввода времени — ЧАСЫ:МИНУТЫ:СЕКУНДЫ. В примере указано "02:00:00", что означает отправку данных каждые 2 часа.

   • Почтовый ящик получателя: Поле для указания e-mail адреса, на который будут отправляться данные. В примере введён адрес "[email protected]".

4. Кнопки управления:

   • "Указать путь сохранения": Кнопка для выбора директории, куда будут сохраняться файлы с данными мониторинга.

   • "Запустить Мониторинг": Главная кнопка для старта процесса мониторинга с заданными параметрами. После нажатия программа начнёт собирать и обрабатывать данные в реальном времени, которые уже в следующем экране будут отбражены на анимированных графиках.

📊 Окно мониторинга в реальном времени

После нажатия кнопки "Запустить Мониторинг", происходит открытие следующего окна "Мониторинг в реальном времени".

На котором отображены анимированные графики всех измеряемых параметров. Значения на изображении обнавляются через заданное ранее время (в секундах), указанное в предыдущем окне. Таким образом, оператор может получать как визуальное представление о ситуации по измеряемым парметрам, так и в виде обновляемого и отправляемого по почте файла. Так измеряемыми парметрами стали:

• Температура (°C);
• Давление (мм.рт.ст.);
• Наличие газа (True/False);
• Влажность (%);
• Уровень радиации (мкЗв/ч).

А также среднее значение, максимальное значение, текущее значение всех парметров, которые снесены в отдельные текстовые боксы в верхнем углу графиков.

⌨ Дополнительные Функции приложения:

Графическое представление данных в реальном времени.

Кнопки для фильтрации данных:

1. В указанном диапазоне — позволяет выбрать и отобразить данные за конкретный период.

2. Вокруг максимального значения — выделение и анализ данных вокруг пиковых значений.

Эта страница дает пользователям возможность наблюдать за состоянием окружающей среды, а также оперативно реагировать на любые изменения параметров, таких как резкое увеличение концентрации газа или уровня радиации.

👉 👈В указанном диапазоне

Данное окно открывается при нажатии "В указанном диапазоне".

И выводит график выбранных парметров в указанном временном интервале.

📈 Вокруг максимального значения

Также есть возможность просмотра максимального значения по выбранным парметрам по данным, собранным после запуска программы (файл создается каждые сутки новый), с указанием количества значений вокруг этой максимальной точки для оценки самого максимума.