Versie van 23 jan 2022 om 09:53

Monitoring Gasflessen 2

Inhoud

1 Project Monitoring Gasflessen

Project Monitoring Gasflessen

Deze pagina is opgezet om het monitoren van de gasflessen te coordineren. Deze pagina is gezamenlijk eigendom van de deelnemers van de makerspace. Voel je vrij om aanpassingen te doen als je dat een goed idee lijkt.

Deelnemers

De volgende mensen zijn betrokken bij dit project. Wil je meedoen, laat het vooral weten en voeg je naam toe!

Fulco
Hans B
...

Doelstelling

Het doel van het project voorzieningen (procedures, systemen) in te richten waarmee de gasflessen gemonitord kunnen worden.

Het doel van het monitoren is voorkomen dat de gasflessen na gebruik per ongeluk open blijven staan met als gevolg dat deze langzaam leeg lopen.

Scope

Het gaat primair om de gasflessen voor het MIG lassen (Argon/CO2) en TIG lassen (Argon), en het zou mooi zijn als het ook mogelijk is voor het smeden (Propaan).

Eisen en randvoorwaarden

Must have

Eenvoudig te bedienen

Geschikt voor zowel voor de lasser die instructie heeft gehad als voor de leek die toevallig langskomt en ziet dat er iets mis is.

=> Simpele procedures en een duidelijke gebruikersinterface

Geschikt voor meerdere soorten en modellen gasflessen

=> We moeten wegblijven bij de kraan van de gasfles zelf, omdat die anders uitgevoerd kan zijn iedere keer als er gewisseld wordt

Failsafe (falen van het systeem moet niet kunnen leiden tot veiligheidsrisico's of tot het verlies van gas)

=> We moeten wegblijven bij het hoge druk gedeelte (tot wel 300bar) omdat dit levensgevaarlijk kan zijn

=> Het systeem moet geen kleppen moeten bedienen, want die kunnen ook verkeerd bediend worden met lekkage tot gevolg

Foolproof (het moet niet mogelijk zijn om het verkeerd te bedienen)

=> De enige manier om het systeem op buiten gebruik te zetten is door de hoofdkraan dicht te draaien

(helaas ook door de drukregelaar of flowregelaar dicht te zetten, maar daar hoort men volgens instructie af te blijven)

Onafhankelijk van de stroomvoorziening van de lashoek

=> Andere stroomvoorziening nodig, bv de power over ethernet modules

Should have

Aangesloten op het monitoring systeem van de space
- Voor het wel of niet in bedrijf zijn van de gasfles
  - Melding op het check-out display
  - Status zichtbaar in het CRM (state of the space)
- Melding op de mailinglijst bij foutsituaties

Nice to have

Kunnen zien _wie_ de gasfles in bedrijf neemt en buiten bedrijf neemt
Mogelijk gekoppeld met een autorisatie voor de lasapparaten zelf
Zien hoeveel gas gebruikt wordt (flow)
Zien hoeveel gas gebruikt is (flow * tijdsduur)
Toerekening van gasgebruik aan gebruiker
Zien hoe vol de fles is (druk in hoge druk deel)

Concept

NB: indien er een standaard OlimexESP32 PoE gebruikt wordt (dit bordje gebruiken we elders veel & we houden er altijd minsten 1-2 in reserve -- en is standaard als we de basis print gebruiken) dan kan de 220V kabel eventueel vervallen.

Veiligheid

Om niet in complexe analyses te komen is het handig indien we niets veranderen tussen de fles (1) tot en met na de drukregulator (4). En dat de bestaande instructie van de hoofdkraan (2) dichtdraaien 'de' cruciale stap blijft. Dan blijft het ontwerp uit alle kritieke paden. En kunnen we blijven terugvallen op al genormeerde onderdelen/ontwerp/analyses.

Of met andere worden - al het 'extra' gebeurt in het lage druk deel -en- de kraan blijft primair.

Ontwerp Gedrag Systeem

MVP 1: Basisfunctionaliteit

De basisfunctionaliteit betreft niets anders dan het duidelijk zichtbaar maken of de fles open of dicht is voor iedereen die in de buurt van de fles is.
Deze zichtbaarheid moet zodanig zijn dat het iedereen die langs komt opvalt als de gasfles (onbedoeld) open staat.

Inrichting:

Er komt een elektronische module die de gasdruk in de gasleiding tussen drukregelaar en lasapparaat meet (voorbeeld:https://nl.aliexpress.com/item/32784470295.html)

Mogelijk (tijdelijk) alternatief of aanvulling: het in bedrijf zijn van de gasfles wordt afgeleid van het op spanning zijn / stroomgebruik van het lasapparaat -- hiervoor heeft de print al geschikte OPTO couplers/galvanische scheiders.

Op basis van deze input laat deze op de module zelf zien wat de status van de gasfles is.
Wanneer er druk komt op de gasleiding komt de module in de stand 'in bedrijf' en brandt de rode lamp.
Wanneer de druk wegvalt in de gasleiding komt de module in de stand 'buiten bedrijf' en brand de groene lamp.

MVP 2: Uitgebreidere functionaliteit

De iets uitgebreidere functionaliteit betreft dat je als gebruiker actief gewaarschuwd wordt als je vergeet de gasfles dicht te draaien.
Todo: diagrammetje met states, inputs en transities

Wanneer de gasfles langer dan een x periode in bedrijf is, komt de module automatisch in de stand 'waarschuwingstand'.
Wanneer er op een resetknop gedrukt wordt komt de module weer in de stand 'in bedrijf'.
Wanneer de druk wegvalt in de gasleiding komt de module in de stand 'buiten bedrijf'.

Wanneer de module langer dan een y periode in de stand 'waarschuwingstand' is, komt de module automatisch in de stand 'alarmstand'.
Wanneer er op een resetknop gedrukt wordt komt de module weer in de stand 'in bedrijf'.
Wanneer de druk wegvalt in de gasleiding komt de module in de stand 'buiten bedrijf'.

Wanneer de stroom van de lashoek wegvalt terwijl de module in 'in bedrijf' is komt de module automatisch in de stand 'waarschuwingstand'.
Wanneer de stroom van de lashoek opkomt terwijl de module in 'waarschuwingstand' is en er druk is in de gasleiding komt de modue automatisch in de stand 'in bedrijf'.
Wanneer de stroom van de lashoek opkomt terwijl de module in 'alarmstand' is en er geen druk is in de gasleiding komt de module automatisch in de stand 'buiten bedrijf'.
Wanneer er op een paniekknop gedrukt wordt komt de module in de stand 'alarmstand' (pas relevant bij MVP 3, maar knop vast in te bouwen in MVP 2).

In de stand 'buiten bedrijf' brandt alleen de groene lamp.
In de stand 'in bedrijf' brandt alleen de rode lamp.
In de stand 'waarschuwingstand' gaat een zoemer langzaam aan en uit en knippert de rode lamp langzaam.
In de stand 'alarmstand' gaat de zoemer snel aan en uit en knippert de rode lamp snel.

MVP 3: Online monitoring

Met online monitoring hebben we verbinding met het centrale monitoring systeem van de space.
Hierdoor kunnen mensen actief geinformeerd worden wanneer er iets mis is met de gasflessen, ook als ze zelf niet op de space zijn.

Inrichting:

De status van de gasfles wordt doorgegeven aan het monitoring systeem van de space.
Op het checkout display wordt zichtbaar of de gasfles nog in bedrijf is of niet.
Op het CRM systeem wordt zichtbaar of de gasfles nog in bedrijf is of niet.

Bij het betreden van de stand 'waarschuwingstand' wordt er geen aanvullende actie ondernomen.
Bij het betreden van de stand 'alarmstand' wordt er een mail daarvan naar de mailinglijst gestuurd.
Bij het verlaten van de stand 'alarmstand' wordt er een mail daarvan naar de mailinglijst gestuurd.

Wanneer er verbinding ontstaat met het monitoring systeem gaat er een goene led branden (rode led gaat uit).
Wanneer de verbinding verbroken met het monitoring systeem verbroken raakt gaat een rode led branden (groene led gaat uit).

Wanneer de verbinding met het monitoring systeem verbroken wordt gaat elke minuut de zoemer 0.1 seconde aan.
Deze beveiliging is aan en uit te zetten met een schakelaar op de module.
Wanneer de beveiliging is uitgeschakeld branden beide leds niet.

NB: De beveiliging van de verbinding heeft geen invloed op de primaire functies van het systeem (MVP 1 en MVP 2).

NB: voor 'mailinglijst' kan zowel de normale deelnemers@ gebruikt worden als een arbitraire 'groep' in het CRM systeem (groepen zijn makkelijk voor het bestuur aan te maken; beheer daarna kan gedelegeerd worden aan de groep zelf & on/off-boarding bij geen lid meer zijn is automagisch).

MVP 4: Gebruikersdetectie en autorisatie

Wanneer we ook een RFID scanner inzetten kunnen we ook de gebruiker van de lasapparaten identificeren en zelfs autorisatie toepassen als we dat willen.

Nader uit te werken.

MVP 5: Gebruik meten

Wanneer we ook een flowmeter inzetten (of misschien is de drukmeter voldoende, of feedback uit het lasapparaat zelf), dan kunnen we het gasgebruik ook meten en misschien zelfs toeschrijven aan individuele gebruikers.

Nader uit te werken.

Ontwerp Procedures

MVP1: Basisfunctionaliteit

Gebruiker wil de gasfles in gebruik nemen

Gebruiker draait de gaskraan open
Het systeem signaleert adhv de gasdruk dat de gasfles in bedrijf is

Gebruiker wil de gasfles buiten gebruik nemen

Gebruiker draait de gaskraan dicht
Gebruiker laat de druk zakken door even de lastoorts of de aftapkraan te bedienen (1 seconde)
Het systeem signaleert adhv het wegvallen van de gasdruk dat de gasfles buiten bedrijf is

Gebruiker komt op de space en ziet de rode lamp branden

Gebruiker draait de gaskraan dicht
Gebruiker laat de druk zakken door even de lastoorts of de aftapkraan te bedienen (1 seconde)
Het systeem signaleert adhv het wegvallen van de gasdruk dat de gasfles buiten bedrijf is

MVP2: Uitgebreidere functionaliteit

Gebruiker hoort de zoemer dat de module in de waarschuwingstand is gekomen

Gebruiker drukt op de resetknop
Het systeem komt uit de waarschuwingstand en komt (afh van de gasdruk) in de stand 'in bedrijf' dan wel 'buiten bedrijf'

Gebruiker hoort de zoemer dat de module in de alarmstand is gekomen:

NB: Dit kan degene zijn die aan het lassen was maar ook iemand die net de space binnenkomt.

Het kan ook zijn dat iemand de stroom van de lashoek afschakelde zonder eerst de gasfles buiten bedrijf te nemen

Gebruiker draait de gaskraan dicht
Gebruiker laat de druk zakken door even de lastoorts of de aftapkraan te bedienen (1 seconde)
Het systeem signaleert adhv het wegvallen van de gasdruk dat de gasfles buiten bedrijf is

Gebruiker komt op de space en ziet de rode lamp branden

Gebruiker draait de gaskraan dicht
Gebruiker laat de druk zakken door even de lastoorts of de aftapkraan te bedienen (1 seconde)
Het systeem signaleert dat de gasfles buiten bedrijf is

MVP3: Online Monitoring

Gebruiker leest thuis op de mailinglijst dat er iets mis is met de gasflessen

Gebruiker komt naar de space
Gebruiker draait de gaskraan dicht
Gebruiker laat de druk zakken door even de lastoorts of de aftapkraan te bedienen (1 seconde)
Het systeem signaleert dat de gasfles buiten bedrijf is

MPV4: Gebruikersdetectie en autorisatie

Gebruiker wil de gasfles in gebruik nemen

Gebruiker haalt zijn tag langs de RFID scanner
Het systeem herkent de gebruiker
Gebruiker draait de gaskraan open
Het systeem signaleert adhv de gasdruk dat de gasfles in bedrijf is

Gebruiker wil de gasfles open doen zonder zich te identificeren

Gebruiker draait de gaskraan open
Het systeem signaleert adhv de gasdruk dat de gasfles open is
Het systeem gaat in de waarschuwingsstand (of alarmstand, afhankelijk van hoe erg we dit vinden)
Lamp gaat op rood, zoemer gaat af, enzovoort

Ontwerp Gebruikersinterface

Gebruiker moet kunnen zien of de gasfles in bedrijf is of niet

In bedrijf: zichtbaar met een rode lamp
Buiten bedrijf: zichbaar met een groene lamp

Gebruiker moet kunnen zien of het systeem in bedrijf is of niet en of het in storing is

In bedrijf: rode of groene lamp brand continu
Buiten bedrijf: geen van de lampen branden
In storing: rode lamp knippert snel

Gebruiker moet kunnen zien of het systeem online is

Online: groene led brandt
Offline: rode led brandt
Uitgeschakeld: geen van beide leds branden

Gebruiker moet gewaarschuwd worden als de module in de waarschuwingstand komt

Zoemer en rode lamp gaan langzaam aan en uit

Gebruiker moet gewaarschuwd worden als de module in de alarmstand komt

Zoemer en rode lamp gaan snel aan en uit

Gebruiker moet de module uit de waarschuwingstand kunnen halen

Gebruiker drukt op de resetknop

Gebruiker moet de module uit de alarmstand kunnen halen

Gebruiker drukt op de resetknop

Gebruiker moet kunnen melden dat er een probleem is met de gasfles

Gebruiker drukt op de paniekknop

Gebruiker moet kunnen melden dat het probleem met de gasfles is opgelost

Gebruiker drukt op de resetknop

Overige eisen

De module moet in de directe nabijheid van de gasfles gemonteerd worden.
De lampen moeten op minimaal 5 meter afstand goed te zien zijn.
De functies (lampen en knoppen/schakelaars) moeten toegelicht worden met labels op de module zelf.
De toelichtingen moeten in het Nederlands en Engels.

Ontwerp Node

De node wordt ontwikkelde op basis van de standaardprint voor nodes op de space De laatste info daarover is te vinden op: https://github.com/MakerSpaceLeiden/NodeStandard

https://www.conrad.nl/p/tru-components-4u63231808017-tc-7910936-universele-behuizing-225-x-175-x-80-abs-grijs-1-stuks-1977734?searchTerm=1977734&searchType=suggest&searchSuggest=product