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ZDS 2023技术报告分享第65篇:用Zephyr OS为铁路系统构建一个泵监视器


前言

2023年Zephyr开发者大会(ZDS)于6月27日至30日在捷克布拉格隆重举行。与以往两次不同,本次ZDS由Zephyr项目规划和管理,并作为首届嵌入式开源峰会(EOSS)的一部分进行。在这个令人期待已久的盛会中,全球Zephyr开发者们共同探讨了Zephyr实时操作系统(RTOS)的最新技术与发展趋势。作为一款开源、灵活和可扩展的嵌入式实时操作系统,Zephyr项目在2014年由英特尔发起,2016年作为Linux基金会项目正式面向公众启动,得到了全球范围内的广泛关注和采用。


ZDS 2023共70余个技术报告,涵盖了使用指导与展示、新功能与技术、架构修改与操作系统、多核异构与虚拟化、模拟器、测试、工业流程与代码管理、安全性、应用案例、工具与调试等丰富多样的内容。湖大嵌入式实验室的小伙伴们将对本次大会的所有技术报告进行逐一收集、整理与分享,尽最大努力为Zephyr开发者提供ZDS 2023技术报告的开发经验、实践成果以及解决方案的参考。



今天分享第65篇技术报告,由王渊整理,题目为:

Zephyr OS为铁路系统构建一个泵监视器



作者简介



Jared Baumann

软件工程师,T-Mobile

Jonas Remmert 是一位嵌入式开发人员,拥有电气工程和嵌入式系统背景。他曾在 Phytec 担任硬件和软件开发人员,在为客户应用开发电池供电产品方面发挥了关键作用。在目前的职位上,Jonas 专注于电子和软件尚未使用的领域以及 LPWAN 等新技术可以简化现有设计的领域进行创新。

Oliver Völkers

CEO,BeST Berliner Sensortechnik GmbH

Oliver Völkers 是一位拥有计算机科学背景的企业家和创新者。他在膜和力传感领域拥有 30 多项全球授权专利。他曾担任医疗设备制造商 Biotronik.com的产品经理和传感器制造商iee-sensing.lu 的项目经理。作为 BeST Berliner Sensortechnik GmbH 的创始人兼首席执行官,他领导客户特定传感器解决方案的开发,特别是在低功耗物联网领域。



背景及简介

如果ICE高铁上的厕所坏了,通常的表现是污水池满了,可能有哪些原因呢?可能是因为没有正确地排空;可能是因为因为泵故障不被注意,没有及时修理厕所等。基于此,作者基于Zephyr开发了一款污水泵质量自动可靠检测系统。


移动监控系统包括:适配器及传感系统并且没有能源供应,没有有限链接,没有网关。通过链接移动无线电电池来进行操作。但传统流量计无法区分空管和堵塞废水的成分:固体、液体、气体、泡沫等混合物。

该如何使用Zephyr RTOS呢?具体操作流程为:裸机编程->极小的PC操作系统如Linux->加大的Zephyr RTOS->大小合适的系统。通过多任务外设实时运行节能,采用基于Zephyr的北欧半导体nRF9160 SDK

通过如上的过程开发的检测系统,可以自动检测和报告故障。截止到2023年六月,36个模块已经全天候运行超过一年。超过50000个矿床分析,明确的检测,故障即时报告。



是否可以通过机器学习的方法来检测污水呢?

如这张图中所描述的那样,我们需要输入标准的训练集,输出带注释的结果。此模型的决定性因素:训练数据必须广泛,数据分布必须均匀。

对于机器学习,训练数据必须反特征,如果是,则为良好(A),如果不是,则为失败(B)。如果结果是混合,则为(C)。

信号处理很难且没有捷径,好的算法需要多年的经验积累,优秀的算法是精确和快速的领域知识。人工智能虽然有助于建立知识库,但还远远不够。



泵监视器:Zephyr固件应用程序

适用范围:阅读NFC标签,检测压力标签,提供直接用户反馈(LED条响应压力),评估和报告压力梯度,通过LTE-M发送到MQTT代理。

很多时候,设备功耗比接口更重要。

如果,NFC标签读取,检测到压力低于阈值50hz压力采样频率泵检测会消耗大部分能量。

当关闭设备时,我们还需要解决如下问题:模拟压力传感器,设置20ms预热时间,不需要重新初始化。在TI LP5569 LED控制器上电后设置chip_en寄存器设备电源管理。

在实际应用中,我们需要注意MQTT到SQL数据库监控的每日遥感统计,湿度、温度的变化,唤醒周期时间设置以及活动时间(传感、监控)水入侵报警。


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