Этот проект Интернета вещей отслеживает ядерную радиацию в реальном времени

Обнаружение ядерных утечек и радиационный мониторинг стали критически важными, поскольку в мире образуется все больше ядерных отходов. Почти каждая страна производит ядерные отходы, будь то энергетические или оборонные нужды. Если эти отходы загрязняют источники пищи или океанскую воду, это может иметь разрушительные последствия for для морской жизни, людей, животных и окружающей среды.

Для предотвращения подобных рисков необходим постоянный мониторинг уровня радиации. Портативная беспроводная система мониторинга ядерной радиации на базе Интернета вещей может помочь измерить уровень радиации в режиме реального времени и мгновенно предупредить в case об аномальном воздействии.

Ранее мы разработали устройство контроля ядерной радиации, которое работало в локальной сети. Однако такие системы не подходят for для дальнего или удаленного развертывания. В реальных сценариях радиационный мониторинг требует возможности удаленного доступа на большие расстояния, чтобы пользователи могли безопасно отслеживать уровни радиации, не находясь физически в опасных зонах.

Чтобы решить эту проблему, мы используем IndusBoard Coin, компактную и портативную плату для разработки со встроенным интерфейсом Wi-Fi. Это устройство подключается к сети (например, JioFiber) для передачи данных о радиации в реальном времени через локальный веб-интерфейс. Он также отправляет данные на облачные платформы, такие как ThingSpeak, что позволяет осуществлять удаленный мониторинг из любой точки мира.

Эта система обнаружения радиации на базе Интернета вещей, развернутая в лаборатории или вблизи зоны повышенного риска, обеспечивает непрерывное отслеживание и мгновенное получение обновлений об уровнях радиации. В следующих разделах мы рассмотрим, как настроить и эффективно использовать эту систему.

Что такое трубка Гейгера-Мюллера?

Итак, звездой нашего устройства является трубка Гейгера-Мюллера, или трубка GM, у нас — M4011. Думайте об этом как о крошечной стеклянной трубке, наполненной особым газом, например неоном или аргоном, готовым улавливать радиацию. Когда альфа (α), бета (β) или гамма (γ) лучи проникают сквозь него, они вызывают искру газа небольшими электрическими импульсами.

Мы подсчитываем эти импульсы, чтобы получить число, называемое CPM (счетов в минуту), которое говорит нам, сколько радиации вокруг. M4011 великолепен, потому что он может обнаруживать все три типа — альфа, бета и гамма — хотя он особенно резок в отношении бета- и гамма-лучей.

Мы используем простой математический трюк (1 CPM ≈ 5 нЗв/ч for M4011), чтобы преобразовать CPM в нанозиверты в час (нЗв/ч) и микрозиверты в час (мкЗв/ч). Это похоже на работу детектива-радиолога, который обнаруживает утечки или просто следит за нормальным уровнем фона, находимся ли мы в лаборатории или на открытом воздухе.

Спецификация

Компонент	Номер детали	Количество
Монета IndusBoard	Монета V2	1
Лампа Мюллера	M4011, J305	1
Адаптер питания 1 А, 5 В		1
Модуль счетчика Гигера	DF Робот	1

Настройка ThingSpeak for удаленного мониторинга ядерной радиации

Перед написанием системы удаленного мониторинга нам сначала необходимо настроить ThingSpeak, чтобы мы могли отслеживать данные о ядерной радиации из любой точки мира.

ThingSpeak действует как облачная платформа for, хранящая и визуализирующая данные о радиации в реальном времени. Выполните следующие действия, чтобы настроить его:

Шаг 1. Войдите в ThingSpeak

Перейдите на сайт https://thingspeak.com и войдите в свою учетную запись.

Шаг 2. Получите доступ к своему каналу

Перейдите на свой канал, используя:
https://thingspeak.com/channels/2990874

Здесь будут храниться и отображаться ваши данные о радиации.

Шаг 3. Настройте поля данных

Убедитесь, что ваш канал содержит следующие три поля:

• Поле 1: Цена за тысячу показов (количество в минуту)
• Поле 2: нЗв/ч (нанозиверт в час)
• Поле 3: мкЗв/ч (микрозиверты в час)

Если какое-либо поле отсутствует, перейдите в настройки канала и добавьте обязательные поля.

Шаг 4. Проверьте ключи API

Ключи API позволяют вашему IoT-устройству отправлять и получать данные из ThingSpeak.

• Запишите ключ API: EQLZHSO0EMPYBZAY (используется для отправки данных)
• Читать ключ API: 0PB8EVDPAG7ZJSF4 (используется для получения данных позже)

Вы можете найти их на вкладке API Ключи. Если ключи не совпадают, создайте их заново.

Шаг 5. Включите визуализацию данных

Включите линейные графики for в каждом поле, чтобы визуализировать тенденции радиации с течением времени.

Вы также можете сделать свой канал общедоступным или частным, в зависимости от ваших предпочтений.

Почему эта настройка важна

Эта конфигурация позволяет вашей системе мониторинга ядерной радиации на базе Интернета вещей:

• Отправлять данные о радиации в реальном времени в облако.
• Удаленный мониторинг уровня радиации
• Анализируйте тенденции и мгновенно обнаруживайте аномалии.

Создание информационной панели Интернета вещей for Мониторинг ядерной радиации в реальном времени

Чтобы разработать информационную панель Интернета вещей for, отображающую данные о ядерной радиации вместе с местом размещения, нам нужно создать код, на котором будет размещена веб-страница, показывающая показания радиации в реальном времени. Система считывает данные из трубки Гейгера-Мюллера (GM), рассчитывает уровни радиации и обновляет панель управления, размещенную на плате разработки.

Шаг 1. Установите библиотеку счетчика Гейгера

Сначала загрузите библиотеку счетчиков Гейгера DFRobot.

Скопируйте папку (DFRobot_Geiger) в каталог библиотек Arduino:
Документы → Arduino → библиотеки

Шаг 2. Данные датчиков Processing и интеграция веб-интерфейса

Далее мы пишем код:

• Чтение данных с датчика Гейгера
• Преобразуйте необработанные показания в значимые единицы радиации.
• Отображать данные в режиме реального времени на веб-панели.

Функции панели мониторинга Интернета вещей

Код Arduino, работающий на монете IndusBoard, выполняет следующие функции:

• Подключается к Wi-Fi (например, JioFiber-4G) в режиме STA
• Отправляет данные о радиации в ThingSpeak каждые 15 секунд.
• Размещает локальную веб-страницу с понятным пользовательским интерфейсом (белый фон и карточный макет).
• Отображает значения радиации в реальном времени.

Если датчик Гейгера не подключен или возвращает нулевые показания, система имитирует реалистичные значения for тестирования:

• В помещении: 10–30 CPM, 50–150 нЗв/ч.
• На открытом воздухе: 5–24 CPM, 25–120 нЗв/ч

Эти значения рассчитаны с использованием коэффициента пересчета M4011:

Обзор кода: как работает система

1. Библиотеки и конфигурация

Код включает библиотеки for:

• Модуль счетчика Гейгера
• Wi-Fi подключение
• Веб-сервер
• Интеграция ThingSpeak

В коде необходимо настроить следующее:

• WIFI_SSID и WIFI_PASSWORD
• ThingSpeak Запишите ключ API (требуется for для отправки данных)

2. Инициализация системы (setup())

Функция setup():

• Начинает последовательную связь.
• Инициализирует счетчик Гейгера
• Подключается к Wi-Fi
• Устанавливает индийское стандартное время (IST)
• Запускает веб-сервер

3. Основной цикл выполнения (loop())

Функция loop():

• Поддерживает постоянную работу веб-сервера.
• Отправляет данные в ThingSpeak каждые 15 секунд.
• Автоматически повторно подключается к Wi-Fi. if отключен.

4. Локальная веб-панель

• handleRoot() обслуживает главную веб-страницу.
  • Отображает местоположение, время и уровни радиации с помощью пользовательского интерфейса в виде карточек.
• handleData() отправляет данные JSON каждую секунду, чтобы панель мониторинга обновлялась в режиме реального времени.

5. Интеграция ThingSpeak

Функция sendToThingSpeak():

• Отправляет значения CPM, нЗв/ч и мкЗв/ч в облако ThingSpeak
• Использует HTTP, запрашивает передачу данных for.

Почему эта настройка важна

Эта система на базе Интернета вещей позволяет:

• Мониторинг ядерной радиации в режиме реального времени.
• Удаленный доступ к данным через облачные платформы
• Непрерывное отслеживание и мгновенные обновления.
• Безопасный мониторинг из опасных сред.

Подключение цепи for Датчика Гейгера к IndusBoard

Схема очень проста. Вам нужно только подключить выходной контакт датчика к любому доступному контакту ввода-вывода на IndusBoard, как определено в коде.

Вы можете использовать любой свободный контакт GPIO, но убедитесь, что выбранный номер контакта соответствует конфигурации, указанной в вашей программе.

Включение устройства и тестирование системы радиационного мониторинга Интернета вещей

Теперь включите устройство с помощью батареи или адаптера USB.
Если вы используете батарею, подключите ее к контактам 3V и GND на плате.

Пришло время увидеть устройство в действии. Сначала мы проверим панель мониторинга локальной веб-страницы, а затем проверим, что данные отправляются на удаленный мониторинг ThingSpeak for.

Панель мониторинга локальной веб-страницы (режим STA)

Шаг 1. Подключитесь к Wi-Fi

Подключите свой телефон или ноутбук к сети Wi-Fi (например, JioFiber-4G).

Шаг 2. Найдите адрес IP

• Откройте Serial Monitor в Arduino IDE (скорость передачи данных: 115200)
• Посмотрите for сообщение типа:
  Wi-Fi подключен. IP Адрес: 192.168.1.100 (может отличаться)

Шаг 3. Доступ к панели управления

Откройте веб-браузер и введите:

• http://<IP_ADDRESS> (например, http://192.168.1.100)
• Или попробуйте: http://radiationmonitor.local (if mDNS включен)

Шаг 4. Вывод на информационной панели (обновляется каждую секунду)

Вы увидите:

• Местоположение: Лаборатория 204, Технический институт, Мумбаи, Индия.
• Дата и amp; Время: текущее IST (например, понедельник, 16 июня 2025 г., 14:33:00).
• Уровни радиации:
  • Внутренний режим:
    • Цена за тысячу показов: 10–30.
    • нЗв/ч: 50–150
    • мкЗв/ч: 0,05–0,15
  • Режим на открытом воздухе:
    • Цена за тысячу показов: 5–24.
    • нЗв/ч: 25–120
    • мкЗв/ч: 0,025–0,12

Панель управления имеет чистый белый интерфейс с тремя разделами в виде карточек и тонким трехмерным эффектом при наведении.

Шаг 5. Вывод последовательного монитора

• Реальные данные датчика:
  Показания датчика: CPM=15, нЗв/ч=75, мкЗв/ч=0,075
• Имитируемые данные (датчик if не подключен):
  Показания датчика 0, моделируются данные радиации...

Панель мониторинга ThingSpeak Cloud (удаленный мониторинг)

Шаг 1. Откройте ThingSpeak

Посетите: https://thingspeak.com/channels/2990874

Шаг 2. Проверка обновлений данных

Новые данные должны появляться каждые 15 секунд:

• Поле 1: Цена за тысячу показов (5–30).
• Поле 2: нЗв/ч (25–150)
• Поле 3: мкЗв/ч (0,025–0,15)

Используйте графики для анализа тенденций радиации с течением времени.

Шаг 3. Отзыв о последовательном мониторе

• Сообщение об успехе:
  Данные успешно отправлены в ThingSpeak
• Сообщение об ошибке:
  Не удалось отправить в ThingSpeak. Код HTTP: <code>
  (Примечание: код HTTP 200 указывает на успешный запрос)

Почему этот шаг важен

Эта окончательная настройка гарантирует, что ваша система мониторинга ядерной радиации на основе Интернета вещей:

• Отображает данные в реальном времени локально.
• Отправляет данные в облако for удаленного доступа.
• Обеспечивает непрерывный мониторинг и оповещения.