Sahadaki kablosuz RF mesh ağlarından ve diğer çevresel sensörlerden gelen kritik verileri güvenli bir şekilde toplar, yerel olarak işler ve merkezi yönetim sistemlerine güvenli bağlantılar üzerinden iletir. Zorlu saha koşullarında kesintisiz çalışabilirlik ve esnek entegrasyon yetenekleri sunar.
Donanım Özellikleri:
Gömülü Bilgisayar: Sistem, yüksek işlem gücü sağlayan Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) tabanlı bir gömülü bilgisayar kullanır. Bu güçlü platform, karmaşık veri işleme ve analiz görevlerini sahada gerçekleştirebilme yeteneği sunar.
UUSB Hub Entegrasyonu: CM4'ün tek USB arayüzü, entegre bir USB hub yongası aracılığıyla birden fazla USB 2.0 portuna genişletilmiştir. Bu sayede GSM modülü, RF modemler ve harici Flash bellek gibi kritik çevresel birimlerle yüksek hızda (480 Mbit/s) veri transferi sağlanır.
Çoklu Haberleşme Modülleri:
4G/LTE Modem: GOSUNC GM196 gibi endüstriyel sınıf bir LTE modülü entegre edilmiştir. Bu modül, veri toplayıcıdan merkezi web servislerine yüksek hızlı ve güvenilir hücresel veri aktarımı sağlar. Nano SIM kart yuvası bulunur ve çeşitli LTE FDD, LTE TDD ve GSM bantlarını destekler. Hata ayıklama ve parametre ayarlaması için UART bağlantıları mevcuttur.
RF Modem Konnektörleri: IETF 6TiSCH tabanlı RF Mesh ağı ile haberleşmek üzere iki adet U-MOTE (868 MHz) veya Mahmote (2.4 GHz) RF modem modülü için özel konnektörler barındırır. Bu iki arayüz sayesinde veri toplayıcı aynı anda hem 868 MHz hem de 2.4 GHz frekanslarında RF haberleşmesini destekleyebilir. Bu modemler USB arayüzü üzerinden CM4 ile veri transferi yaparken, UART ve GPIO bağlantıları modemlerin programlanması ve resetlenmesi için kullanılır.
RS-485 Arayüzü: ADC kartları veya diğer RS-485 destekli endüstriyel cihazlardan veri almak ve yazılım güncellemesi yapmak için entegre RS-485 sürücü devresi bulunur. Bu arayüz, CM4'ün UART birimi ile doğrudan haberleşir.
Ethernet Portu: Cihaza internet erişimi sağlamak veya yerel ağ üzerinden erişim için bir Ethernet (RJ45) portu bulunur. Bu port, ani yüksek gerilimlere karşı TVS diyotları ile korunmaktadır ve 300 Mbps hızında iletişim kurabilir.
Güç Alt Sistemi: GSM modülü için 4.2V ve CM4 ile diğer entegreler için 3.3V gerilimlerini 12V girişten sağlayan iki adet anahtarlamalı DC-DC voltaj regülatörü içerir. Bu regülatörler düşük gürültülü güç beslemesi sağlar.
Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) Modülü: Ayrı bir modül olarak tasarlanan UPS, ana kontrol kartının (veri toplayıcı) elektrik kesintilerinde çalışmasını garanti eder. 220V/12V AC-DC izole dönüştürücü, batarya kontrol devresi, fan ve röle bağlantılarını içerir. LFP (Lityum Demir Fosfat) bataryalar ile en az 4 saatlik yedek çalışma süresi sunar. Batarya hücre gerilimlerini izleyerek aktif dengeleme yapar. Kritik enerji seviyesine düşüldüğünde ana kontrol kartına güvenli kapanma sinyali gönderir ve şebeke geri geldiğinde güvenli yeniden başlatma sağlar. Sıcaklık sensörü entegrelidir ve dahili fanı kontrol edebilir.
Veri Depolama: Cihaz logları ve yedekleri için harici bir Flash bellek takılabilir. İşletim sistemi dosyaları CM4'ün dahili eMMC Flash belleğinde salt okunur olarak saklanarak sistem bütünlüğü korunur.
Ek Arayüzler: Opsiyonel sensör bağlantıları için I2C ve SPI arayüzleri mevcuttur. Güç modülü üzerinden kontrol edilebilen fan ve röle çıkışları bulunur.
Programlama Portları: CM4'ün eMMC belleğini programlamak için bir mikro USB portu ve ana kart üzerinden lokal ağ erişimi için bir dişi USB-A portu (Ethernet-USB dönüştürücü ile kullanılabilir) bulunur.
Yazılım Detayları:
Gömülü İşletim Sistemi: Linux tabanlı bir işletim sistemi (örneğin Debian tabanlı Raspberry Pi OS) Raspberry Pi Compute Module 4 üzerinde çalışır.
Ağ Arayüzü Sürücüleri: RF mesh ağından gelen IPv6 veri paketlerini Linux'un TCP/IP yığınına aktaran yazılım tabanlı, IPv6 destekli ağ arayüzü sürücüleri geliştirilmiştir.
Veri Toplama ve Yönetim Uygulaması: Çeşitli UDP portlarından gelen verileri işler ve MariaDB veritabanına kaydeder. Verilerin kayıpsız toplanması ve güvenli depolanmasından sorumludur. Sayaç yönetim sisteminden gelen komutları RF örgü ağına iletir ve işlenmesini sağlar. RF örgü ağının durumunu gösteren yerel bir web arayüzü sunar.
Sistem Sağlığı ve Hata Yönetimi: Donanım sağlığını izleyen yazılım modülleri bulunur. Gerektiğinde 4G modem ve RF arayüzlerini tekrar başlatma yeteneğine sahiptir. 4G modülünün merkezi sisteme bağlı olup olmadığını ve RF ağından gelen verilerin bütünlüğünü sürekli kontrol eder.
UPS Entegrasyon Yazılımı: UPS modülündeki mikrodenetleyici ile UART ve GPIO bacakları üzerinden haberleşerek batarya durumunu izler. Güç kesintisi durumunda batarya şarjı kritik seviyeye düştüğünde veri toplayıcının güvenli bir şekilde kapanmasını sağlar. Kapanma işlemi tamamlandıktan sonra Ana Kontrol Kartının enerjisini keser ve şebeke geri geldiğinde güvenli yeniden başlatma prosedürünü yönetir.
Cihaz Sürücüleri: RS-485, I2C, SPI ve Röle gibi çevresel donanımların yüzleştirilmesini sağlayan sürücüler geliştirilmiştir.
Uzaktan Yönetim Yetenekleri: Modemlerin uzaktan yazılım güncelleme dosyalarını saklama ve veri toplayıcıya iletecek sistem bulunur.
Temel Özellikler ve Avantajlar:
Merkezi Veri Toplama: RF mesh ağlarından ve endüstriyel sensörlerden gelen verileri tek bir noktada toplar, işler ve saklar.
Kesintisiz Çalışma: Entegre UPS ve akıllı güç yönetimi sayesinde elektrik kesintilerinde dahi veri kaybı olmadan operasyonel süreklilik.
Kapsamlı Bağlantı: 4G/LTE, RF Mesh, Ethernet ve RS-485 gibi çoklu haberleşme arayüzleri ile geniş entegrasyon yeteneği.
Veri Güvenliği ve Bütünlüğü: Yerel veritabanında güvenli depolama, işletim sistemi bütünlüğü koruması ve güvenli veri transfer protokolleri.
Uzaktan İzleme ve Yönetim: Sahadaki cihazların durumunu ve performansını uzaktan izleme, uzaktan firmware güncelleme imkanı.
Yüksek Performans: Güçlü CM4 işlemcisi ile gerçek zamanlı veri işleme ve analiz kapasitesi.
Zorlu Koşullara Dayanıklılık: Dış ortamda çalışacak şekilde tasarlanmış sağlam donanım ve IP67 pano içinde muhafaza edilebilir yapı.