Monitoring hlubokomrazících boxů pomocí zařízení IoT

Bc. Jaroslav Valdauf

Master's thesis

Ultra low temperature freezer monitoring by IoT device

Abstract:

Internet of Things (IoT) neboli Internet věcí je rychle se rozvíjející odvětví výpočetní techniky s přesahem do reálného světa. Tyto moderní technologie napomáhají zavedení automatizace či monitoringu různých odvětví lidské činnosti. 3. lékařská fakulta Univerzity Karlovy provozuje ve svých budovách několik desítek hlubokomrazících boxů a dalších výzkumných zařízení, které je potřeba monitorovat a v případě poruchy notifikovat osoby zodpovědné za jejich provoz. Při návrhu nového dohledového systému bylo rozhodnuto využít technologie Internetu věcí. Cílem práce je návrh a realizace kompletního systému dohledu nad zmíněnými přístroji za využití tzv. alarm kontaktů. Bude vytvořeno dohledové zařízení, které bude bezdrátově komunikovat se síťovým serverem. Takto získaná data budou dále předána a zpracována Zabbix serverem, který bude zajišťovat upozornění definovaných uživatelů. V teoretické části práce popisuje technologické řešení připojení IoT zařízení do sítě, výhody a nevýhody jednotlivých technologií, možnosti jejich nasazení v reálných situacích. Dále je podrobně rozebrán protokol LoRaWAN, který je využíván pro komunikaci v rámci praktického užití. V části věnující se hardwaru je popsáno zařízení Arduino MKR WAN 1310 a gateway Mikrotik wAP LoRa8. Praktická část se již věnuje implementaci konkrétního řešení dle analýzy požadavků. Je vytvořen prototyp zařízení a naprogramován síťový aplikační server, který zajišťuje vzájemnou komunikaci za využití informací z teoretické části. Pro zařízení je navrhnuta krabička a plošný spoj. Následně je po jednotlivých částech otestována hardwarová i softwarová část, která je poté nasazena do reálného prostředí pro dohled nad hlubokomrazícími boxy.

Abstract:

The Internet of Things (IoT) or Internet of Things is a rapidly growing field of computing technology that is spilling over into the real world. The 3rd Faculty of Medicine of Charles University operates several dozen deep-freezers and other research equipment in its buildings, which need to be monitored and, in the event of a malfunction, those responsible for their operation notified. When designing the new monitoring system, it was decided to use Internet of Things technology. The aim of the thesis is to design a complete system of monitoring of the mentioned devices using so-called alarm contacts. A monitoring device will be created that will communicate wirelessly with a network server. The data thus obtained will be further transmitted and processed by the Zabbix server, which will provide notification of users. The theoretical part of the thesis describes the technological solutions for connecting IoT devices to the network, advantages and disadvantages of each technology, and the possibilities of their deployment in real situations. Furthermore, the LoRaWAN protocol, which is used for communication in practical applications, is discussed in detail. The hardware section describes the Arduino MKR WAN 1310 device and the Mikrotik wAP LoRa8 gateway. The practical part is already devoted to the implementation of a specific solution according to the requirements analysis. A prototype of the device is created, a network application server is programmed, which provides mutual communication using the information from the theoretical part. A box and a circuit board are designed for the device. Subsequently, the hardware and software part is tested part by part, which is then deployed in a real environment to monitor the deep freezing boxes.

Keywords

internet věcí, Zigbee, LoRaWAN, IoT, Sigfox, BLE, monitoring, alarm

Keywords

IoT, Internet of Things, Zigbee, LoRaWAN, Sigfox, BLE, monitoring, alarm

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 3. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Václav Lohr, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Economics and Management

Master programme / field:
Systems Engineering and Informatics / Informatics