6 bước để chuẩn bị Raspberry Pi cho hoạt động ngoài trời

Mặc dù có nhiều dự án Raspberry Pi bạn có thể thực hiện trong nhà, nhưng một số dự án yêu cầu bạn tiếp xúc Raspberry Pi với các yếu tố để có kết quả tốt nhất hoặc do tính chất của dự án.

Để tối đa hóa tuổi thọ của Raspberry Pi khi sử dụng trong môi trường ngoài trời, điều quan trọng là phải nhận ra rằng thiết bị này không được thiết kế cho những điều kiện như vậy. Do đó, việc thực hiện các biện pháp bổ sung là cần thiết để bảo vệ khỏi hư hỏng hoặc trục trặc tiềm ẩn do tiếp xúc với các yếu tố nằm ngoài phạm vi dự định của nó.

Lý do tại sao bạn có thể cần thiết lập Raspberry Pi ngoài trời

Cấu hình Raspberry Pi ngoài trời mang lại nhiều lợi ích trong nhiều tình huống mà cấu hình trong nhà thông thường không còn hiệu quả hoặc tỏ ra không thực tế.

Việc tạo ra một hệ thống Raspberry Pi ngoài trời thể hiện nhiều động lực hấp dẫn khác nhau như quan sát sinh thái, giám sát an ninh, theo dõi động vật, điều tra thử nghiệm, trưng bày điện tử và thậm chí là để làm giàu cá nhân.

Để đạt được dữ liệu chính xác và đáng tin cậy từ một số sáng kiến ​​giám sát môi trường nhất định, bao gồm cả những sáng kiến ​​được liệt kê trong bộ sưu tập cam kết cảm biến Raspberry Pi của chúng tôi, cần phải đặt thiết bị Raspberry Pi ở bên ngoài, tốt nhất là đặt ở bên ngoài, vì điều này sẽ mang lại các phép đo khí tượng chính xác nhất. Mặc dù việc chỉ đặt các cảm biến ngoại vi ngoài giới hạn của môi trường trong nhà là khả thi, nhưng việc thiết lập hệ thống hoàn chỉnh bên ngoài có thể là giải pháp thiết thực hơn cho nhiều người dùng.

Thật vậy, việc triển khai Raspberry Pi bên ngoài đặt ra nhiều thách thức khác nhau cần được xem xét. Trong hầu hết các trường hợp, việc sử dụng cấu hình trong nhà sẽ là một lựa chọn khôn ngoan hơn vì nó có thể tiết kiệm hơn, bền hơn, yêu cầu ít nỗ lực bảo trì liên tục hơn và cung cấp mức độ bảo mật nâng cao so với cấu hình ngoài trời.

Chuẩn bị Raspberry Pi cho hoạt động ngoài trời

Để duy trì hiệu suất và độ tin cậy tối ưu của Raspberry Pi trong môi trường ngoài trời, bạn nên tuân theo sáu nguyên tắc quy trình sau:

Chọn Vỏ Bao Vây Phù Hợp

Một trong những bước đầu tiên và cần thiết nhất trong việc sử dụng Raspberry Pi là cung cấp một ngôi nhà thích hợp để bảo vệ mạnh mẽ trước các mối đe dọa tiềm ẩn như tấn công động vật hoang dã và các yếu tố môi trường. Vỏ dễ vỡ sẽ không đủ để sử dụng ngoài trời do không đủ độ bền và khả năng chống chịu.

Khi chọn vỏ cho thiết bị của bạn, điều quan trọng là phải tính đến khả năng chống nước. Để đảm bảo có đủ khả năng bảo vệ khỏi bụi, hơi ẩm và lượng mưa, hãy kiểm tra xếp hạng Bảo vệ chống xâm nhập (IP) được chỉ định cho vỏ máy. Xếp hạng tối thiểu IP54 nói chung sẽ đủ cho các chuyến du ngoạn ngoài trời ngắn ngày; tuy nhiên, việc chọn vỏ được xếp hạng IP68 sẽ mang lại khả năng bảo vệ tối ưu trong mọi điều kiện.

Để tránh những hậu quả bất lợi liên quan đến việc tiếp xúc với bức xạ mặt trời kéo dài, điều cần thiết là phải chọn một lớp vỏ có kết hợp các đặc tính che chắn tia cực tím (UV) hiệu quả. Ngoài việc bảo vệ khỏi các tia gây hại, vỏ kim loại còn mang lại lợi ích bổ sung là hỗ trợ điều chỉnh nhiệt thụ động thông qua khả năng thúc đẩy lưu thông không khí và hỗ trợ kiểm soát nhiệt độ khi điều kiện thời tiết bên ngoài biến động và Raspberry Pi tạo ra nhiệt dư thừa trong quá trình hoạt động. Hơn nữa, khi chọn vỏ nhựa, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng nó có các lỗ ở vị trí chiến lược ở chân đế để cho phép luồng không khí thích hợp và duy trì thông gió thích hợp trong hệ thống.

Trong một thời gian dài, sự ngưng tụ có thể xảy ra trong nhiều khu vực bao quanh khác nhau, đặc biệt là trong điều kiện ẩm ướt. Để giảm thiểu vấn đề này, người ta có thể sử dụng chất hút ẩm hoặc silica gel, cần phải thay thế định kỳ. Ngoài ra, việc kết hợp cảm biến độ ẩm bên trong vỏ bọc cho phép phát hiện kịp thời mức độ ẩm tăng cao và đưa ra tín hiệu cảnh báo.

Bịt kín các kết nối cáp

Để thiết lập Raspberry Pi đúng cách, bạn phải thực hiện một số kết nối-cáp nguồn USB-C hoặc micro-USB là yêu cầu tối thiểu, trong khi cáp Ethernet cũng có thể cần thiết tùy thuộc vào việc có sử dụng Wi-Fi hay không. Do sự cần thiết phải xuyên qua các lỗ trên vỏ bọc của các loại cáp này, điều quan trọng là phải thực hiện các biện pháp để bảo vệ chúng khỏi mọi hư hỏng tiềm ẩn do nước gây ra.

Tất cả các dây cáp đi vào vỏ phải được bịt kín bằng đầu nối kín nước, đệm cáp hoặc keo silicon để ngăn chặn bất kỳ sự xâm nhập của hơi ẩm nào có khả năng gây ra trục trặc về điện hoặc gây hại cho các bộ phận bên trong do đoản mạch.

Để quản lý cáp bên trong vỏ một cách hiệu quả đồng thời giảm thiểu tình trạng lộn xộn, hãy cân nhắc việc lắp đặt một số bộ giữ hoặc bộ giữ cáp. Ngoài ra, hãy sử dụng cáp chống nước bất cứ khi nào có thể, đặc biệt khi sử dụng dây nối dài nguồn chịu được thời tiết kết nối với một bộ chuyển đổi PoE duy nhất nằm bên trong vỏ.

Chọn Nguồn Điện Phù Hợp

Nguồn hình ảnh: deavmi/Wikimedia Commons

Hiện có một số phương pháp thay thế để cung cấp năng lượng điện cho Raspberry Pi ở môi trường ngoài trời, chẳng hạn như sử dụng Power-over-Ethernet, kết nối qua cáp USB lấy nguồn từ ổ cắm trên tường, sử dụng bộ pin di động hoặc khai thác năng lượng. của mặt trời thông qua việc thiết lập bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Một giải pháp có thể chấp nhận được là đủ, miễn là nó thể hiện được độ tin cậy và phù hợp với yêu cầu của bạn. Mặc dù hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời có thể cần đầu tư ban đầu nhưng nó thể hiện một phương tiện có trách nhiệm nhằm đảm bảo tính thân thiện với môi trường và khả năng tự cung cấp trong công việc của bạn.

Để duy trì nguồn năng lượng liền mạch, bạn nên tích hợp bộ điều khiển nguồn hoặc bộ cấp điện liên tục (UPS) kết hợp với Raspberry Pi, vì các thiết bị này được thiết kế để bảo vệ khỏi mọi thay đổi đột ngột về mức điện áp hoặc sự gián đoạn của việc cung cấp điện.

Vị trí rất quan trọng

Việc chọn địa điểm thích hợp để cài đặt Raspberry Pi bên ngoài là rất quan trọng. Bạn nên chọn một vị trí có bóng râm ở mức độ nào đó để giảm thiểu khả năng quá nhiệt và tiếp xúc với bức xạ cực tím quá mức, đồng thời tính đến khả năng bị ngập lụt hoặc ngâm trong nước đọng khi có mưa xối xả bằng cách đặt thiết bị ở độ cao cao hơn.

Các hành vi phá hoại hoặc trộm cắp tiềm ẩn có thể xảy ra, đặc biệt trong trường hợp công chúng có thể dễ dàng tiếp cận địa điểm đó. Để giảm thiểu rủi ro này, bạn nên che giấu thiết bị và thành phần hoạt động của máy bay không người lái hoặc sử dụng vỏ bọc an toàn, có thể khóa để ngăn chặn hiệu quả mọi kẻ xâm nhập tiềm năng hoặc cá nhân độc hại cố gắng can thiệp vào thiết lập của bạn.

##Thực hiện bảo trì định kỳ

Bảo trì thường xuyên là rất quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ và tối ưu hóa chức năng của hệ thống Raspberry Pi bên ngoài của bạn và phải được thực hiện với tần suất cao nhất có thể.

Kiểm tra định kỳ vỏ bọc là cần thiết để phát hiện bất kỳ dấu hiệu hao mòn, xâm nhập độ ẩm hoặc sự xâm nhập của côn trùng hoặc các loài gây hại khác. Thường xuyên vệ sinh vỏ máy và duy trì hệ thống thông gió bằng cách loại bỏ bụi bẩn và mảnh vụn tích tụ sẽ giúp duy trì luồng không khí thích hợp và điều chỉnh nhiệt độ bên trong vỏ thiết bị.

Điều quan trọng là phải kiểm tra các kết nối cáp xem có dấu hiệu rỉ sét, hao mòn hoặc hư hỏng nào có khả năng dẫn đến trục trặc không. Nếu phát hiện bất kỳ vấn đề nào, điều quan trọng là phải thay thế các bộ phận bị ảnh hưởng ngay lập tức để duy trì hiệu suất tối ưu và tránh những rủi ro tiềm ẩn.

Hãy chắc chắn xem xét các biện pháp an toàn và dự phòng

Điều cần thiết là phải thừa nhận rằng mặc dù đã thực hiện các biện pháp bảo vệ thích hợp nhưng môi trường tự nhiên vẫn chưa chắc chắn. Do đó, việc kết hợp các cơ chế dự phòng để bảo vệ dữ liệu và giảm thiểu tổn thất tiềm ẩn do sự cố nghiêm trọng là rất quan trọng.

Một giải pháp khả thi để đảm bảo hệ thống Raspberry Pi hoạt động liên tục là triển khai sao lưu dữ liệu tự động định kỳ lên đám mây. Trong trường hợp thiết bị được triển khai ở khu vực xa, bạn có thể cân nhắc sử dụng bộ vi điều khiển như PICO hoặc ESP32 để theo dõi trạng thái của thiết bị bằng cách gửi ping thường xuyên và đưa ra cảnh báo nếu không nhận được phản hồi trong khung thời gian xác định.

Ngoài ra, dự tính kết hợp một nguồn điện phụ để đảm bảo Raspberry Pi hoạt động liên tục trong trường hợp nguồn chính bị ngắt. Ví dụ: nếu công việc của bạn phụ thuộc vào năng lượng mặt trời, bạn nên trang bị pin dự trữ hoặc nguồn năng lượng thay thế trong thời tiết khắc nghiệt.

Sẵn sàng Raspberry Pi của bạn cho hoạt động ngoài trời

Việc sử dụng Raspberry Pi trong các nỗ lực ngoài trời mang đến cơ hội cho tính linh hoạt và đổi mới, tuy nhiên cần phải lập kế hoạch và thực hiện tỉ mỉ để đảm bảo thực hiện thành công.

Chọn một vỏ bọc thích hợp, đảm bảo các kết nối cáp theo kiểu phù hợp, xác định vị trí lắp đặt và tuân thủ chế độ bảo trì nhất quán đều là những yếu tố quan trọng để thiết lập cấu hình Raspberry Pi ngoài trời chắc chắn và đáng tin cậy. Mặc dù các dự án ngoài trời có thể đòi hỏi chi phí đáng kể và gây ra những trở ngại ghê gớm, nhưng chúng cũng thường tỏ ra vô cùng thú vị.