Stacja pogodowa
Stacja pogodowa zbudowana jest w oparciu o mikrokontroler ESP32, który pełni rolę głównego kontrolera systemu. Wyświetlacz Nextion 3.5" HMI (Human-Machine Interface) zapewnia dedykowany interfejs operatorski do monitorowania danych pogodowych i środowiskowych w czasie rzeczywistym.
Zakres projektu
- ESP32 jako główny kontroler systemu
- Nextion 3.5" HMI - dedykowany interfejs operatorski
- Wizualizacja danych pogodowych i środowiskowych
- Dostęp do ustawień zaawansowanych zabezpieczony hasłem
- Integracja sieciowa oraz zdalny dostęp do danych
- Obudowa wykonana w druku 3D, własny montaż oraz lutowanie
Bezpieczeństwo OT / IoT
- Segmentacja dostępu do interfejsu systemu
- Hardening urządzenia oraz konfiguracji
- Kontrola dostępnych interfejsów
- Ochrona konfiguracji i parametrów systemu
- Podstawowa odporność na typowe wektory ataku IoT
Lekcje wyciągnięte z projektu
Zbudowanie własnej stacji pogodowej było dla mnie ciekawym wyzwaniem oraz wartościowym doświadczeniem. Najwięcej czasu poświęciłem na zaprojektowanie przejrzystego interfejsu graficznego HMI, który umożliwia czytelne monitorowanie parametrów środowiskowych w czasie rzeczywistym.
HMI (Human-Machine Interface) jest jednym z kluczowych elementów systemów OT. To właśnie przez ten interfejs operatorzy nadzorują procesy technologiczne oraz podejmują decyzje operacyjne.
Źle zaprojektowane lub niewłaściwie zabezpieczone HMI może stanowić poważne zagrożenie dla stabilności systemu. Nadanie zbyt szerokich uprawnień użytkownika lub brak odpowiednich mechanizmów kontroli dostępu może prowadzić do nieautoryzowanych zmian parametrów procesu.
W środowiskach przemysłowych taka sytuacja może skutkować awarią systemu, zatrzymaniem procesu technologicznego lub nawet długotrwałą przerwą produkcyjną.
Dlatego nawet w projektach testowych lub hobbystycznych warto stosować dobre praktyki znane z systemów OT: segmentację dostępu, zasadę najmniejszych uprawnień oraz monitoring zmian konfiguracji.
Plany na kolejny etap
W kolejnych etapach planuję przeprowadzenie testów penetracyjnych oraz dalszy hardening systemu. Projekt będzie również wykorzystywany do symulacji scenariuszy ataków na warstwę OT/IoT oraz analizy potencjalnych wektorów zagrożeń w środowiskach przemysłowych.
Q&A: Stacja pogodowa
Co to jest HMI?
HMI (Human-Machine Interface) to panel operatorski umożliwiający interakcję człowieka z maszyną lub systemem. W środowiskach OT panel HMI wyświetla dane procesowe i przyjmuje dane wejściowe od użytkownika, często za pomocą ekranu dotykowego. W tym projekcie rolę HMI pełni wyświetlacz Nextion 3.5" z rezystancyjnym panelem dotykowym, zapewniając wizualizację danych pogodowych w czasie rzeczywistym oraz nawigację między ekranami za pomocą dotyku.
Czym jest ESP32?
ESP32 to niskokosztowy, energooszczędny mikrokontroler z wbudowanym Wi-Fi i Bluetooth, szeroko stosowany w projektach IoT. Obsługuje wiele protokołów komunikacyjnych i oferuje wystarczającą moc obliczeniową do akwizycji danych z czujników, łączności sieciowej oraz komunikacji szeregowej z urządzeniami zewnętrznymi, takimi jak panele HMI.
Jak wyświetlacz komunikuje się z mikrokontrolerem?
Wyświetlacz Nextion HMI komunikuje się z ESP32 przez interfejs szeregowy UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Połączenie wykorzystuje GPIO16 (RX) i GPIO17 (TX) z prędkością transmisji 115200 baud. Umożliwia to dwukierunkową wymianę danych: ESP32 wysyła odczyty czujników i komendy do wyświetlacza, a wyświetlacz przesyła zdarzenia dotykowe i dane wejściowe użytkownika z powrotem do mikrokontrolera.