Cyber-Physical System DesignHardware & Software

AquaMind AI Sistem Arxitekturası və IoT Mühəndisliyi

AquaMind AI — sənaye səviyyəli sensor dəqiqliyini, yerli quraşdırılmış (embedded) hesablama gücünü və bulud maşın öyrənməsi modellərini qapalı dövriyyəli idarəetmə zəncirində birləşdirən kibernetik-fiziki sistemdir (Cyber-Physical System - CPS).

🏛️4-Səviyyəli Dərin Arxitektura İyerarxiyası

01

Tier 1: Fiziki Sensor Qatı (Physical Edge & Sensor Array)

Suyun əsas bio-kimyəvi və fiziki parametrlərini fasiləsiz ölçən dəqiq sensor infrastrukturu:

  • ▹DFRobot Gravity Analoq pH Sensoru (Dəqiqlik: ±0.1 pH, Ölçü aralığı: 0-14 pH)
  • ▹Optik Qalvanik Həll Olmuş Oksigen (DO) Zondası (Dəqiqlik: ±0.2 mg/L, Aralıq: 0-20 mg/L)
  • ▹DS18B20 1-Wire Rəqəmsal Su Keçirməz Temperatur Sensoru (Dəqiqlik: ±0.5°C, Aralıq: -10°C - +85°C)
  • ▹Analoq TDS (Total Dissolved Solids) Zondası (Dəqiqlik: ±10% F.S., Aralıq: 0-1000 ppm)
  • ▹Optocuple Bulanıqlıq (Turbidity) Sensoru (İnfraqırmızı fotodiod əsaslı, 0-3000 NTU)
  • ▹Ultrasonik Su Səviyyəsi Sensoru (HC-SR04P / JSN-SR04T Su keçirməz, 20-450 sm)
02

Tier 2: Quraşdırılmış Şəbəkə Qatı (Embedded ESP32 Edge Computing)

Məlumatların toplanması, rəqəmsal süzgəcdən keçirilməsi və aktuatorların yerli idarə edilməsi:

  • ▹ESP32-WROOM-32D (Dual-Core Xtensa 32-bit LX6 Mikrokontroller, 240 MHz)
  • ▹FreeRTOS Real-Time Əməliyyat Sistemi: Core 0 (Sensor sorğusu və Kalman filteri) + Core 1 (WiFi/MQTT rabitəsi)
  • ▹12-bit ADC Kalibrasiyası və Çoxpilləli Analoq Küy Azaldıcı Rəqəmsal Süzgəclər
  • ▹Fail-Safe Rejimi: İnternet və ya server əlaqəsi kəsildikdə belə yerli qəza həyəcanı və aerasiya klapanlarının avtomatik işə düşməsi
  • ▹Opto-izolyasiyalı 4-Kanallı 220V/10A Rele Modulu (Aeratorlar, Su Pompaları, Qızdırıcı/Soyuducu, Yemləmə servoları)
03

Tier 3: Bulud və AI İnferens Qatı (FastAPI & Machine Learning)

Telemetriya axınının qəbulu, proqnozlaşdırılması və qərar qəbuletmə alqoritmləri:

  • ▹FastAPI Asinxron ASGI Backend (Python 3.11+) · Yüksək ötürücülük və minimal gecikmə (< 15ms)
  • ▹Random Forest Regressor (Scikit-Learn): Növbəti 1, 3 və 6 saatlıq su temperaturunun proqnozu (R² = 0.942)
  • ▹Isolation Forest & Parametrik Qayda Mühərriki: Anomaliyaların və sensör nasazlıqlarının anında aşkarlanması
  • ▹Zaman Ardıcıllığı Verilənlər Bazası (Time-Series Telemetry DB) · Dövri statistik aqreqasiyalar
  • ▹WebSocket və RESTful API Endpoints: Real-vaxt ikitərəfli telemetriya və idarəetmə siqnalları
04

Tier 4: Veb İdarəetmə Paneli (Next.js 14 Glassmorphism UI)

İstifadəçi və operator üçün responsiv, müasir interaktiv vizuallaşdırma interfeysi:

  • ▹Next.js 14 App Router və React 18 · Yüksək sürətli statik pre-rendering və SEO optimizasiyası
  • ▹Tailwind CSS Neomorfik / Glassmorphism vizual dizayn dili
  • ▹Recharts İnteraktiv Qrafikləri: Temperatur dalğalanması, oksigen doyma əyriləri və sensor dinamikası
  • ▹Simulyasiya Aləti: Termal şok və su sızması qəza ssenarilərinin interaktiv sınaqdan keçirilməsi
  • ▹PWA Dəstəyi (Progressive Web App): Mobil və planşet cihazlarda tətbiq kimi quraşdırılma imkanı

🔌ESP32 Aparat Pinout və İnterfeys Xəritəsi

Mikrokontroller və sensorlar arasında əlaqə protokolları və GPIO konfiqurasiyası:

Sensor / ModulProtokol / İnterfeysESP32 GPIO Pinİşləmə GərginliyiStatus
DFRobot Analog pHAnalog Voltage (0-3.3V)GPIO 34 (ADC1_CH6)3.3V / 5.0VAktiv
Optical Dissolved Oxygen (DO)Analog / UART SerialGPIO 35 (ADC1_CH7)5.0VAktiv
DS18B20 Su Temperaturu1-Wire Digital BusGPIO 4 (Pull-Up 4.7kΩ)3.3VAktiv
Analog TDS SensoruAnalog VoltageGPIO 32 (ADC1_CH4)3.3VAktiv
Opto-İzolyasiyalı Rele ModuluDigital GPIO OutputGPIO 16, 17, 18, 195.0V / 220V AC RelayAktiv

🔒Sxemlər, Mikrokontroller Kodu və Firmware Məxfiliyi

Aparat sxemləri (KiCad), PCB çertyojları və C++ firmware mənbə kodu əqli mülkiyyət səbəbilə Private repozitoriyada qorunur.

Giriş İcazəsi İstəyin ↗