Airduino: მობილური ჰაერის ხარისხის მონიტორი: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება ჩემს პროექტში, Airduino. მე მქვია რობე ბრინსი. ვსწავლობ მულტიმედიურ და საკომუნიკაციო ტექნოლოგიებს Howest– ში, ბელგიის კორტირიკში. მეორე სემესტრის ბოლოს, ჩვენ უნდა შევქმნათ IoT მოწყობილობა, რომელიც არის შესანიშნავი გზა, რომ შევიკრიბოთ ყველა ადრე შეძენილი განვითარების უნარი, რათა შევქმნათ რაიმე სასარგებლო. ჩემი პროექტი არის ჰაერის ხარისხის მობილური მონიტორი სახელწოდებით Airduino. ის ზომავს ნაწილაკების კონცენტრაციას ჰაერში და შემდეგ ითვლის AQI (ჰაერის ხარისხის ინდექსი). ეს AQI შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჯანმრთელობის რისკების დასადგენად, რომლებიც გამოწვეულია ჰაერში ნაწილაკების შემცველობის გაზომვით და ადგილობრივი ხელისუფლების მიერ ზომებით, რომლებიც უნდა დაიცვან თავიანთი მოქალაქეები ჯანმრთელობის ამ რისკებისგან.

ასევე მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მოწყობილობა მობილურია. ამჟამად, მთელ ევროპაში არსებობს ათასობით სტატიკური ჰაერის ხარისხის მონიტორინგის მოწყობილობა. მათ აქვთ უზარმაზარი მინუსი, რადგან მათი გადატანა შეუძლებელია პროდუქტის ონლაინ რეჟიმში ყოფნისას. მობილური მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ ჰაერის ხარისხი მრავალ ადგილას და გადაადგილების დროსაც კი (google street style). იგი ასევე მხარს უჭერს სხვა მახასიათებლებს, მაგალითად, ჰაერის მცირე ადგილობრივი პრობლემების იდენტიფიცირებას (მაგალითად, ცუდად ვენტილირებადი ქუჩა). მცირე ღირებულების უზრუნველყოფა ამ პაკეტში არის ის, რაც ამ პროექტს ამაღელვებს.

მე გამოვიყენე Arduino MKR GSM1400 ამ პროექტისთვის. ეს არის ოფიციალური Arduino დაფა u-blox მოდულით, რომელიც 3G ფიჭური კომუნიკაციის საშუალებას იძლევა. Airduino– ს შეუძლია შეაგროვოს მონაცემები სერვერზე ნებისმიერ დროს და ნებისმიერი ადგილიდან. ასევე, GPS მოდული საშუალებას აძლევს მოწყობილობას საკუთარი მდებარეობის დადგენა და გაზომვების გეოლოკაცია.

PM (ნაწილაკების მატერიის) კონცენტრაციის გასაზომად გამოვიყენე ოპტიკური სენსორის დაყენება. სენსორი და სინათლის სხივი ერთმანეთის კუთხით ზის. როდესაც ნაწილაკები გადის სინათლის წინ, გარკვეული შუქი აისახება სენსორისკენ. სენსორი დაარეგისტრირებს იმპულსს მანამ, სანამ ნაწილაკი ასახავს სინათლეს სენსორზე. თუ ჰაერი მოძრაობს თანმიმდევრული სიჩქარით, ამ პულსის სიგრძე საშუალებას გვაძლევს შევაფასოთ ნაწილაკების დიამეტრი. ამ ტიპის სენსორები გვთავაზობენ PM– ის გაზომვის საკმაოდ იაფ საშუალებას. ასევე მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მე ვზომავ PM– ის ორ სხვადასხვა ტიპს; ნაწილაკების რაოდენობა, რომელთა დიამეტრი 10 მიკრომეტრზე ნაკლებია (PM10) და მცირე დიამეტრით 2.5 მიკრომეტრზე (PM2, 5). მიზეზი, რის გამოც ისინი გამოირჩევიან არის ის, რომ რაც უფრო მცირდება ნაწილაკების მატერია, მით უფრო იზრდება ჯანმრთელობის რისკები. მცირე ნაწილაკები ფილტვებში უფრო ღრმად შეაღწევს, რამაც შეიძლება მეტი ზიანი მიაყენოს. PM2, 5 -ის მაღალი კონცენტრაცია, შესაბამისად, მოითხოვს მეტ ან განსხვავებულ ზომებს, ვიდრე PM10– ის მაღალი დონით.

მე გაჩვენებთ ნაბიჯ-ნაბიჯ, თუ როგორ შევქმენი ეს მოწყობილობა ამ ინსტრუქციულ პოსტში

ნაბიჯი 1: ნაწილების შეგროვება

უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ ჩვენ გვაქვს ყველა ნაწილი, რომელიც საჭიროა ამ პროექტის შესაქმნელად. ქვემოთ თქვენ ნახავთ ყველა იმ კომპონენტის ჩამონათვალს, რომელიც მე გამოვიყენე. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გადმოწეროთ ამ ნაბიჯის ქვემოთ ყველა კომპონენტის უფრო დეტალური სია.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• ჟოლოს პი 3 + 16 GB მიკრო SD ბარათი
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648 ტრანზისტორი
• 2 x pi-fan
• 100 Ohm რეზისტორი
• ჯუმბერის კაბელები

• 3.7V adafruit დატენვის Li-Po ბატარეა

• დიპოლის GSM ანტენა
• პასიური GPS ანტენა

საერთო ჯამში მე დავხარჯე დაახლოებით 250 ევრო ამ ნაწილებზე. რა თქმა უნდა, ეს არ არის ყველაზე იაფი პროექტი.

ნაბიჯი 2: წრის შექმნა

მე დავაპროექტე PCB (დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა) ამ პროექტისათვის არწივში. ამ ნაბიჯის ქვემოთ შეგიძლიათ გადმოწეროთ კერბერის ფაილები (ფაილები, რომლებიც აძლევენ ინსტრუქციას მანქანას, რომელიც ააშენებს PCB- ს). ამის შემდეგ შეგიძლიათ ეს ფაილები გამოაგზავნოთ PCB მწარმოებელზე. მე ძალიან გირჩევთ JLCPCB. როდესაც თქვენ მიიღებთ თქვენს დაფებს, შეგიძლიათ მარტივად შეაერთოთ კომპონენტები მათზე ზემოთ მოყვანილი ელექტრული სქემის გამოყენებით.

ნაბიჯი 3: მონაცემთა ბაზის იმპორტი

ახლა დროა შევქმნათ sql მონაცემთა ბაზა, სადაც შევინახავთ გაზომილ მონაცემებს.

ამ საფეხურის ქვემოთ დავამატებ sql ნაგავსაყრელს. თქვენ უნდა დააინსტალიროთ mysql Raspberry pi– ზე და შემდეგ ნაგავსაყრელის იმპორტი. ეს შექმნის მონაცემთა ბაზას, მომხმარებლებს და ცხრილებს თქვენთვის.

ამის გაკეთება შეგიძლიათ mysql კლიენტის გამოყენებით. მე ძალიან გირჩევთ MYSQL Workbench. ბმული დაგეხმარებათ დააყენოთ mysql და შემოიტანოთ sql ნაგავსაყრელი.

ნაბიჯი 4: კოდის დაყენება

თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ კოდი ჩემს github– ზე ან ჩამოტვირთოთ ამ საფეხურზე თანდართული ფაილი.

თქვენ მოგიწევთ:

დააინსტალირეთ apache ჟოლოს პიზე და მოათავსეთ frontend ფაილები ძირეულ საქაღალდეში. ამის შემდეგ ინტერფეისი ხელმისაწვდომი იქნება თქვენს ადგილობრივ ქსელში

• დააინსტალირეთ პითონის ყველა პაკეტი, რომლებიც შემოტანილია უკანა აპში. ამის შემდეგ თქვენ შეძლებთ უკანა კოდის გაშვებას თქვენი ძირითადი პითონის თარჯიმნით ან ვირტუალურით.
• გადაიტანეთ თქვენი ჟოლოს პი 5000 -ის პორტი ისე, რომ არდუინომ შეძლოს უკანა ხაზთან ურთიერთობა.
• ატვირთეთ არდუინოს კოდი არდუინოში. დარწმუნდით, რომ შეცვლით IP ბარათის მისამართს და ინფორმაციას თქვენი SIM ბარათის ქსელის ოპერატორის შესახებ.

ნაბიჯი 5: საქმის აგება

საქმისთვის, ყველაზე მნიშვნელოვანი ის არის, რომ ის იძლევა ჰაერის კარგ ნაკადს მოწყობილობის მეშვეობით. ეს აშკარად საჭიროა იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მოწყობილობაში განხორციელებული გაზომვები წარმოდგენილი იყოს მოწყობილობის გარეთ არსებული ჰაერისთვის. იმის გამო, რომ მოწყობილობა განკუთვნილია გარე გამოყენებისთვის, ის ასევე უნდა იყოს წვიმისგან დამცავი.

ამისათვის მე გავაკეთე ჰაერის ხვრელები საქმის ბოლოში. ჰაერის ხვრელები ასევე გამოყოფილია ელექტრონიკისგან განსხვავებულ ნაწილში. ეს აიძულებს წყალს აიწიოს (რაც მას არ შეუძლია) ელექტრონიკასთან მისასვლელად. მე ვიცავდი arduinos USB პორტის ხვრელებს რეზინის საშუალებით. ისე, რომ ის იკეტება თავის თავს, როდესაც ისინი არ გამოიყენება.