IoT Based Embedded System Design and Implementation for Occupational Health and Safety

Year 2020, Issue: 18, 494 - 504, 15.04.2020

Çağatay Ersin Ali Öz

https://doi.org/10.31590/ejosat.692616

Abstract

The concept of IoT (Internet of Things) is defined as the communication of objects with each other over a network. With the Internet of Things, many studies have been done in different fields today. Increasingly, organizations in different industries are using the Internet of Things technology to increase efficient work, provide higher quality customer service, improve decision making, and increase the value of the business and communicate with customers. In this study, an IoT based device was developed for occupational health and safety. Physical conditions affecting occupational safety, worker health and efficient work have been taken into consideration. The physical condition parameters suitable for the workplace were determined by scanning in the literature. The optimum physical condition parameters required for occupational health were entered into the arduino uno microcontroller development board, which is widely used today, at the coding stage. The designed system used heat and humidity sensor, ldr light sensor, magnetic field sensor, mq7 carbon monoxide gas sensor and sound sensor. With these sensors on the system, instant measurements were made in a workplace where CNC vertical machining center and milling devices are frequently used. The device received the physical condition parameters of the workplace with sensors located in the device for a period of 2 months. The device received 3051 data during this time. These measured values were sent to the thingspeak website, IoT real-time data platform, with the esp8266 wifi module. The data sent to the Thingspeak website has been converted into a graphic at this address and measurement results will be instantly tracked on the internet. This system will be present in the workplace and will measure the physical condition data required for occupational health through sensors and send it to the website with the esp8266 wifi module. If these parameters exceed the optimum values, the system will give an audible warning through an alarm connected externally at the workplace. In addition, instant parameters on the thingspeak website can be monitored with smart devices thanks to the Android software thingview.

Keywords

IoT, Occupational Health and Safety, Thingspeak, Microcontroller, Sensor, Esp8266

İş Sağlığı ve Güvenliği için IoT Tabanlı Gömülü Sistem Tasarımı ve Uygulaması

Abstract

IoT (nesnelerin interneti) kavramı nesnelerin bir ağ üzerinden birebirleriyle haberleşmesi olarak tanımlanmaktadır. Nesnelerin interneti ile günümüzde farklı alanlarda birçok çalışma yapılmıştır. Giderek artan bir şekilde, farklı endüstrilerdeki kuruluşlar verimli çalışmayı arttırmak, daha kaliteli müşteri hizmeti sunmak, karar vermeyi geliştirmek ve işin değerini artırmak, müşterilerle iletişime geçebilmek için nesnelerin interneti teknolojisini kullanmaktadır. Yapılan bu çalışmada iş sağlığı ve güvenliği için IoT tabanlı bir cihaz geliştirilmiştir. Cihaz üzerinde iş güvenliğini, işçi sağlığını ve verimli çalışmayı etkileyen fiziksel koşullar göz önünde bulundurulmuştur. İş yeri için uygun fiziksel koşul parametreleri literatürde taranarak tespit edilmiştir. İş sağlığı için gerekli optimum fiziksel koşul parametreleri günümüzde yaygın olarak kullanılan arduino uno mikrodenetleyici geliştirme kartına kodlama aşamasında girilmiştir. Tasarlanan sistemde ısı ve nem sensörü, ldr ışık sensörü, manyetik alan sensörü, mq7 karbon monoksit gaz sensörü ve ses sensörü kullanılmıştır. Sistem üzerinde bulunan bu sensörler ile CNC dik işleme merkezinin ve freze cihazlarının sıklıkla kullanıldığı bir iş yerinde anlık ölçümler yapılmıştır. Cihaz 2 aylık bir süre ile iş yerinin fiziksel koşul paremetrelerini cihazda bulunan sensörler ile almıştır. Cihaz bu süre içerisinde 3051 veri almıştır. Yapılan bu ölçüm değerleri IoT gerçek zamanlı veri platformu olan thingspeak web sitesine esp8266 wifi modülü ile gönderilmiştir. Thingspeak web sitesine gönderilen veriler bu adreste grafik haline dönüştürülmüştür ve anlık olarak ölçüm sonuçları internet ortamından takip edilebilecektir. Bu sistem iş yerinde bulunacak ve iş sağlığı için gerekli fiziksel koşul verilerini sensörler aracılığıyla ölçüp esp8266 wifi modülü ile web sitesine gönderecektir. Eğer bu parametler optimum değerleri aşarsa sistem iş yerinde dışardan bağlanan bir alarm sayesinde işitsel uyarı verecektir. Ayrıca thingspeak web sitesindeki anlık parametreler android yazılım olan thingview sayesinde akıllı cihazlar ile de takip edilebilmektedir.

Keywords

IoT, İş Sağlığı ve Güvenliği, Thingspeak, Mikrodenetleyici, Sensor, esp8266

References

• Gökrem, L.,Bozuklu, M.,Nesnelerin Interneti: Yapılan çalışmalar ve Ülkemizdeki Mevcut Durum, Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, P47-68, 2016, Tokat.
• Aktaş, F.,Çeken, C.,Erdemli, Y., E.,Biyomedikal Uygulamaları için Nesnelerin İnterneti Tabanlı Veri TOplama ve Analiz Sistemi, Tıp Teknolojileri Ulusal Kongresi, Kapadokya, 2014.
• Erturan, E., İ.,Ergin, E.,Muhasebe Denetiminde Nesnelerin İnterneti:Stok Döngüsü, The Journal of Accounting and Finance, Temmuz, 2017.
• Ercan, T., Kutay,, M.,Endüstride Nesnelerin Interneti (IoT) Uygulamaları, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilmleri Dergisi,P 599-607, 2016.
• Oral, O.,Çakır, M.,Nesnelerin İnterneti Kavramı ve Örnek Bir Prototipn Oluşturulması, Mehmet Akif Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi,P172-177, 2017.
• Arslan, K.,Kırbaş, İ.,Nesnelerin İnterneti Uygulamaları için Algılayıcı/Eyleyici KAblosuz Düğüm İlkörnek Geliştirme, Mehmet Akif Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, P35-43, 2016.
• Gündüz, Z., M., Daş, R., Internet of Things(IoT): Evolution, Components and Applications Fields, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, P 327-335, 2018.
• Pasha, S., Thingspeak Based Sensing and Monitoring System for IoT with Matlab Analysis, P19-23,2016.
• Gubbi, J.Vd,Internet of Things(IoT): A vision, architectural elements and future directions, Future Generation Computer Systems, P1645-1660, 2013.
• Alli, B.,O., Occupational safety and health: A global perspective, Fundamental principles of occupational health and safety Second edition, 2017.
• Kaj, F., Occupational safety and health: A global perspective, Middlesex University Res, 14.01.2020.
• Shikdar, A., A., Sawaqed, N., M., Workerproductivitiy, and occupational health and safety issues in selected industries, Computer&Industrial Engineering, P563-572, 2003.
• Hoşten, G., Yalbay, N., Kapalı Ortam Hava Kalitesinin Ofis Ortamlarında İş Sağlığı ve Güvenliği Açısından Değerlendirilmesi, Aydın Sağlık Dergisi P1-12, 2018.
• Karacan, E., Erdoğan, ö., N., İşçi Sağlığı ve Güvenliğine İnsan Kaynakları Yönetimi Fonksiyonları Açısından Çözümsel Bir Yaklaşım,Kocaeli Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi P102-116, 2011.
• Kodali, R., K., Soratkal,S.,R., MQTT based Home Automation System Using ESP8266, IEEE Region 10 Humanitarian Technology Conference,2016.
• Thaker, T., ESP8266 Based Implementation of Wireless Sensor Network with Linux Based Web-Server, 2016 Symposium on Colossal Data Analysis and Networking(CDAN),2016.
• Kodali, R., K., Mahesh,K., S., Low Cost Ambient Monitoring using ESP8266, 2nd International Conference on Contemporary Computing and Informatics, 2016.
• Camkurt,Z.,M., İşyeri Çalışma Sistemi ve İşyeri Fiziksel Faktörlerinin İş Kazaları Üzerindeki Etkisi, TÜHİS İş Hukuku ve İktisat Dergisi, 2007.
• Wibowo, S., F.,Pribadi, A., B., Internet Of Things Experiment Using Esp8266 Wifi Module, Thingspeak Channel And Delphi Interface, nternational Symposium for Modern School Development, Social Science and Applied Technologies (ISMOSAT 2016), Grand Sakinah Mayong Jepara, 19 – 20 March 2016.
• Samsugi, S., Ardiamsyah, Kastura, D., Arduino Dan Modul Wifi Esp8266 Sebagai Media Kendali Jarak Jauh Dengan Antarmuka Berbasis Android, Jurnal Teknoinfo,P23-27,2018.
• Karacı, A., Akıllı Şahir Hava Takip Sistemi ve Astım Hastaları için PM2.5 Konsantrasyonu Ölçüm Aracının geliştirilmesi, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, P418-425,2018.
• Kelebekler, E., Nesnelerin İnterneti Tabanlı Meteorolojik Veri Takip Sistemi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, P650-663,2019.
• Kürkçü, E., A., Çakar, İ., Zeyrek, S., İşyerinde Aydınlatma, İş Sağlığı ve Güvenliği Merkezi Müdürlüğü.(İSGEM), Date of Access:11.10.2019.
• Srivastava, P., Bajaj, M., Rana, A., S., IoT Based Controlling of Hybrid Energy System using ESP8266, IEEMA Engineer Infinite Conference,2018.