Tornar

Manual d'Usuari del GeoPulse Marine Smart System

Sistema Intel·ligent de Monitorització Marítima basat en FireBeetle ESP32-E

Índex de Continguts

1. Introducció
2. Components del Sistema
3. Especificacions Tècniques
4. Connexions i Pinout
5. Funcionament del Dispositiu
6. Pantalla Nextion
7. Sistema de Comunicació
8. Sensors i Monitorització
9. Integració Autopilot
10. Sistema AIS
11. Detecció de Llamps
12. Comandes del Sistema
13. API i Actualitzacions OTA
14. Manteniment

1. Introducció

El GeoPulse Marine Smart System és un sistema avançat de monitorització marítima dissenyat per proporcionar dades en temps real sobre navegació, condicions ambientals, estat del vaixell i control d'autopilot. El sistema està basat en el microcontrolador FireBeetle ESP32-E (DFR1139) i integra múltiples sensors per oferir una solució completa de telemetria marina.

Característiques Principals:

GPS multi-constel·lació (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) amb odòmetre persistent
IMU de 9 eixos per mesurar rumb, capcineig i balanceig
Monitorització ambiental (temperatura, humitat, pressió atmosfèrica)
Detector de llamps AS3935 amb sistema d'alarma
Integració amb autopilot ST2000+ via WiFi Bridge
Transmissió AIS virtual amb MMSI configurable
Pantalla tàctil Nextion amb múltiples pàgines
Dashboard web accessible via WiFi
LEDs WS2812B per a il·luminació de navegació
Monitorització de bateria i consum elèctric
Actualitzacions de firmware OTA (Over-The-Air)
Control remot via API

2. Components del Sistema

2.1 Unitat Principal de Processament

FireBeetle ESP32-E (DFR1139)

Especificació	Valor
Processador	Dual-core Xtensa LX6 @ 240MHz
Memòria RAM	520 KB SRAM
Memòria Flash	4 MB
WiFi	802.11 b/g/n (2.4GHz)
Bluetooth	BLE 4.2
GPIO Disponibles	22 pins
Interfícies	3×UART, 2×I2C, 2×SPI
Voltatge d'Operació	3.3V
LED Onboard	WS2812 RGB (GPIO5)

2.2 Sensors

BN-880 - GPS Multi-constel·lació

Constel·lacions: GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou
Precisió: <2.5m CEP
Velocitat Sèrie: 4800 baud (NMEA)
Temps d'Adquisició: 26s (arranque fred)
Dades: Posició, velocitat, rumb, satèl·lits, hora UTC

BME280 - Sensor Ambiental

Temperatura: -40°C a +85°C (±1°C)
Humitat: 0-100% RH (±3%)
Pressió: 300-1100 hPa (±1 hPa)
Interfície: I2C (0x76 o 0x77)
Freqüència: Lectura cada 2s

BNO055 - IMU de 9 Eixos

Acceleròmetre: ±2g/±4g/±8g/±16g
Giroscopi: ±125°/s a ±2000°/s
Magnetòmetre: Orientació absoluta
Fusió de Sensors: Integrada (NDOF)
Freqüència: 10Hz (100ms)
Muntatge: Suporta configuració vertical

AS3935 - Detector de Llamps

Rang de Detecció: Fins a 40km
Configuració: Mode exterior (OUTDOOR)
Calibració: Automàtica d'antena
Alarma: Activa si llamp <35km
Interfície: I2C (0x03) + Interrupt

2.3 Monitorització d'Energia

ADS1115 - ADC de 16 bits

Canal 0: FZ0430 Voltímetre (bateria)
Canal 1: ACS712 Sensor de corrent
Resolució: 16 bits
Rang: ±4.096V (GAIN_ONE)

INA260 - Monitor de Potència

Funció: Mesura consum del sistema smart
Corrent: ±15A
Voltatge: 0-36V
Precisió: 1.25mA, 1.25mV

2.4 Perifèrics

Pantalla Nextion

Comunicació: UART2 @ 115200 baud
Pàgines: 14+ pàgines interactives
Funcions: Navegació, clima, AIS, autopilot

LEDs WS2812B

Tipus: LED RGB adreçable
Quantitat: 16 LEDs per tira
Colors: Blanc, Blau, Vermell, Groc
Brillantor: 0-255 configurable

Targeta SD

Interfície: SPI
Format: FAT32
Funció: Registre de dades

Control de Mòdem

Pin: GPIO14
Funció: Control remot d'encesa/apagat
Tipus: Open-drain

3. Especificacions Tècniques

3.1 Especificacions Elèctriques

Paràmetre	Valor	Unitat
Voltatge d'Entrada	12-24	V DC
Rang de Bateria	10.5-12.6	V
Sensibilitat ACS712	100	mV/A
Divisor de Voltatge (FZ0430)	5:1	-

3.2 Intervals de Lectura

Funció	Interval	Descripció
Pantalla Nextion	200 ms	Actualització general
Voltatge/Corrent	500 ms	Lectura ADC
BME280	2000 ms	Temperatura, humitat, pressió
BNO055 IMU	100 ms	Rumb, capcineig, balanceig
INA260	500 ms	Potència del sistema
Llamps	100 ms	Comprovació d'interrupcions
UDP Telemetria	5000 ms	Enviament al servidor
AIS Posició	3000 ms	Transmissió posició
Comandes API	5000 ms	Polling de comandes
Odòmetre	60000 ms	Guardat a memòria NVS

4. Connexions i Pinout

4.1 Mapa de Pins ESP32

Component	Pin ESP32	Funció
LED Strip	GPIO15 (D13)	WS2812B Data
Onboard LED	GPIO5 (D8)	WS2812 RGB
GPS RX	GPIO4 (D12)	UART1 RX
GPS TX	GPIO17 (D6)	UART1 TX
Nextion RX	GPIO25 (D2)	UART2 RX
Nextion TX	GPIO26 (D3)	UART2 TX
I2C SDA	GPIO21	Dades I2C
I2C SCL	GPIO22	Rellotge I2C
SD Card CS	GPIO13 (D7)	SPI Chip Select
Lightning IRQ	GPIO15 (A4)	Interrupció llamps
Modem Control	GPIO14 (D6)	Control mòdem

4.2 Dispositius I2C

Dispositiu	Adreça I2C	Funció
BME280	0x76 / 0x77	Sensor ambiental
ADS1115	0x48	ADC 16 bits
BNO055	0x28	IMU 9 eixos
INA260	0x40	Monitor potència
AS3935	0x03	Detector llamps

5. Funcionament del Dispositiu

5.1 Seqüència d'Arrencada

Desactivació Brown-out Detection
- Prevé reinicis per caigudes de voltatge del vaixell
Inicialització Serials
- Debug USB @ 115200 baud
- GPS @ 4800 baud
- Nextion @ 115200 baud
Inicialització Bus I2C
- BME280, ADS1115, BNO055, INA260, AS3935
Calibració AS3935
- Auto-calibració de l'antena (capacitància 0-120pF)
Inicialització SD Card
Càrrega Odòmetre
- Recupera milles de la memòria NVS
Inicialització LEDs FastLED
Connexió WiFi
- Multi-xarxa: connecta a la més forta disponible
- IP estàtica: 192.168.0.10
Servidor Web
Autopilot UDP
- Escolta al port 4800
Obtenció API Key
Encesa Mòdem (3 segons)

5.2 LED Onboard

El LED RGB integrat alterna entre vermell i blau cada 500ms per indicar que el sistema està funcionant.

6. Pantalla Nextion

6.1 Pàgines Disponibles

Pàgina	Nom	Contingut
0	loading	Missatges d'arrencada (tBoot)
1	index	Pantalla principal, control LED
2	wifi	SSID, contrasenya, control mòdem
3	battery	Percentatge bateria, volts, ampers
4	speed	Odòmetre, velocitat, rumb, reset
5	clima	Temperatura, humitat, pressió
6	gps	Satèl·lits, latitud/longitud (DMS)
7	datetime	Data catalana, hora
8	leds	Control de colors LED
9	ais	Estat navegació, destí, MMSI
10	ais_settings	Configuració AIS
11	imu	Rumb, balanceig, capcineig, calibració
13	pilot	Controls autopilot (STANDBY/AUTO/TRACK)
14	pilot_status	Estat detallat autopilot

7. Sistema de Comunicació

7.1 WiFi Multi

El sistema suporta múltiples xarxes WiFi i es connecta automàticament a la més forta disponible.

            Configuració IP Estàtica:

            IP: 192.168.0.10

            Gateway: 192.168.0.1

            Subnet: 255.255.255.0

            DNS: 8.8.8.8

7.2 Servidor Web

Dashboard accessible a http://192.168.0.10/ amb:

/ - Dashboard principal amb dades en temps real
/data - API JSON amb totes les dades
/led - Control de LEDs

7.3 Telemetria UDP

Paràmetre	Valor
Servidor	188.166.104.124
Port	5052
Interval	5 segons

8. Sensors i Monitorització

8.1 GPS

El mòdul BN-880 proporciona:

Latitud i longitud (6 decimals)
Velocitat en nusos
Rumb (heading)
Nombre de satèl·lits
Data i hora UTC (convertida a hora de Madrid amb DST)

8.2 Odòmetre

L'odòmetre persistent guarda les milles navegades a la memòria NVS de l'ESP32:

Actualització basada en velocitat GPS
Guardat automàtic cada 60 segons
Comanda de reset disponible

8.3 IMU (BNO055)

Proporciona orientació fusionada amb calibració automàtica:

Heading: Rumb magnètic (0-360°)
Pitch: Capcineig (-90° a +90°)
Roll: Balanceig (-180° a +180°)
Calibració: Sistema, giroscopi, acceleròmetre, magnetòmetre (0-3)

Muntatge Vertical: El sistema suporta configuració d'eix per a muntatge vertical amb el xip orientat cap a popa.

9. Integració Autopilot

9.1 Autopilot Bridge (ST2000+)

Paràmetre	Valor
IP Bridge	192.168.0.11
Port UDP	4800
Timeout	3 segons

9.2 Modes d'Autopilot

Mode	Codi	Descripció
STANDBY	0	Govern manual
AUTO	1	Manteniment de rumb
WIND	2	Mode penell de vent
TRACK	3	Mode navegació

9.3 Protocol de Comunicació

            Format d'Estat Rebut:

            AP,<mode>,<heading>,<target>,<rudder>,<hdg_valid>,<state_valid>

            Comandes Enviades:

            AUTO, STANDBY, TRACK, +1, -1, +10, -10, PORT, STB

10. Sistema AIS

10.1 Configuració AIS

Paràmetre	Valor
Device ID	Escopinya
MMSI	225957130
Interval Posició	3 segons

10.2 Estats de Navegació

Codi	Estat (Català)	Descripció
0	A motor	Navegant amb motor
1	Fondejat	A l'àncora
2	Sense Govern	No sota comandament
3	Restringit	Maniobrabilitat restringida
4	Calat	Restringit pel calat
5	Amarrat	Al moll
6	Encallat	A terra
7	Pescant	Dedicat a la pesca
8	Navegant	Navegant a vela

11. Detecció de Llamps

11.1 Configuració AS3935

Mode: Exterior (OUTDOOR)
Nivell de Soroll: 2
Llindar Watchdog: 2
Rebuig de Pics: 3
Distància Alarma: <35km

11.2 Sistema d'Alarma

Quan es detecta un llamp a menys de 35km:

LEDs alternen entre blanc i vermell cada 250ms
Alarma activa fins reconeixement manual
Sensor entra en mode sleep d'1 hora després de reconèixer

12. Comandes del Sistema

12.1 Comandes de LED

Codi	Acció
0	Apagar LEDs
111	Blanc
112	Blau
113	Vermell
114	Groc

12.2 Comandes del Sistema

Codi	Acció
115	Reset odòmetre
120	Mode calibració IMU
123	Reconèixer alarma llamps
140	Test alarma llamps

12.3 Comandes de Mòdem

Codi	Acció	Duració
130	Encendre mòdem	3 segons
131	Apagar mòdem	4 segons
132	Toggle display mòdem	500ms

12.4 Comandes d'Autopilot

Codi	Acció
150	STANDBY (desactivar)
151	AUTO (activar)
152	TRACK (navegació)
153	+1 grau (estribord)
154	-1 grau (babord)
155	+10 graus (estribord)
156	-10 graus (babord)
157	Virar per babord
158	Virar per estribord

12.5 Comandes de Text (API/Serial)

Comanda	Descripció
`led_white`	LED blanc
`led_blue`	LED blau
`led_red`	LED vermell
`led_off`	Apagar LED
`reset_odometer`	Reset odòmetre
`modem_start`	Encendre mòdem
`modem_stop`	Apagar mòdem
`ota_update`	Actualitzar firmware
`check_update`	Comprovar versió
`ais_engine`	Estat AIS: A motor
`ais_sailing`	Estat AIS: Navegant
`ais_anchor`	Estat AIS: Fondejat
`ais_moored`	Estat AIS: Amarrat
`ais_dest:DESTÍ`	Establir destí AIS

13. API i Actualitzacions OTA

13.1 API GeoPulse

Paràmetre	Valor
URL Base	https://api.geopulse.systems
Endpoint Comandes	/api/device/Escopinya/commands
Interval Polling	5 segons
Refresh API Key	24 hores

13.2 Actualitzacions OTA

Paràmetre	Valor
Versió Actual	1.1.0
URL Firmware	https://updates.geopulse.systems/escopinya/firmware.bin
URL Versió	https://updates.geopulse.systems/escopinya/version.txt

Procés d'Actualització:

Comprova la versió remota
Descarrega el firmware si hi ha actualització
Mostra progrés a la pantalla Nextion
Verifica la integritat
Reinicia automàticament

14. Manteniment

14.1 Diagnòstic de Problemes

Problema	Possible Causa	Solució
No es connecta a WiFi	Xarxa fora de rang o credencials incorrectes	Verificar configuració de xarxes
GPS sense fix	Obstrucció de l'antena	Assegurar visibilitat del cel
IMU no calibrat	No s'ha fet calibració	Executar comanda 120
Autopilot desconnectat	Bridge fora de línia	Verificar IP 192.168.0.11
Reinicis aleatoris	Inestabilitat de voltatge	BOD desactivat; verificar alimentació

14.2 Logs i Debug

Els logs es poden veure via:

Port sèrie USB @ 115200 baud
Telemetria UDP al servidor
Targeta SD (si està instal·lada)

⚠️ ADVERTÈNCIES:

No modificar GPIO14 durant l'arrencada (pot afectar al mòdem)
El sistema desactiva Brown-out Detection per estabilitat en entorns marins
L'AS3935 requereix calibració d'antena a cada arrencada

✅ Suport Tècnic:
Per a assistència tècnica, actualitzacions o informació addicional, visiteu api.geopulse.systems

GeoPulse Marine Smart System - Manual d'Usuari v1.1.0
Firmware: 1.1.0 | Basat en FireBeetle ESP32-E
Document generat: Març 2026
© 2026 GeoPulse Systems - Tots els drets reservats