AirCitizen - ჰაერის ხარისხის მონიტორინგი: 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

Გამარჯობა ყველას

დღეს ჩვენ გასწავლით თუ როგორ უნდა გაიმეოროთ ჩვენი პროექტი: AirCitizen bythe AirCitizenPolytech Team!

--

მოდის OpenAir– დან / როგორია თქვენი ჰაერი? პროექტები, AirCitizen– ის პროექტი მიზნად ისახავს საშუალებას მისცეს მოქალაქეებს აქტიურად შეაფასონ თავიანთი უშუალო გარემოს ხარისხი და განსაკუთრებით ჰაერი, რომელსაც ისინი სუნთქავენ, მათ შესთავაზონ:

აშენება

განახორციელეთ "Fablabs"-ში (ციფრული წარმოების ლაბორატორიები) გარემოს გაზომვის პორტატული სადგურები, რომლებიც აერთიანებს სხვადასხვა დაბალფასიან სენსორებს (მაგ. ტემპერატურა, ტენიანობა, წნევა, NOx გაზი, ოზონი ან PM10 და PM2.5 ნაწილაკები).

გაზომეთ

შეასრულეთ ადგილზე გაზომვები, რათა ხაზი გაუსვა გარემოს ცვალებადობის სივრცულ-დროულ ცვალებადობას: ერთის მხრივ, გეოგრაფ-კლიმატოლოგების მხარდაჭერით მოხეტიალე კამპანიების დროს და, მეორე მხრივ, სხვადასხვა ადგილას, რომლებიც წარმოადგენენ მრავალფეროვან გარემოსდაცვით კონტექსტს.

გააზიარე

წვლილი შეიტანეთ ცოდნის გაუმჯობესებაში ამ გაზომვების გარემოსდაცვითი მონაცემთა ბაზაში გაზიარებით და ამით გახადეთ შესაძლებელი ჰაერის დაბინძურების ონლაინ რუკების შედგენა.

--

კონცეფცია არის ავტონომიური სადგურის შექმნა, რომელსაც შეუძლია შეაგროვოს გარემოს მონაცემები და გაგზავნოს ისინი SigFox ქსელთან ერთად დაფაზე.

ასე რომ, ერთი მხრივ, ჩვენ გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა შეიმუშაოთ აპარატურა და მეორეს მხრივ როგორ გავაკეთოთ პროგრამული ნაწილი.

ნაბიჯი 1: აპარატურა

აქ არის კომპონენტები, რომლებიც ჩვენ გადავწყვიტეთ გამოვიყენოთ სადგურის დიზაინისთვის:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

-HPMA115S0 -XXX (ნაწილაკების სენსორი PM2.5 & PM10) -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

- SHT11 ან SHT10 ან STH15 ან DHT11 (ტემპერატურა და შედარებითი ტენიანობა) -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

- MICS2714 (NO2 სენსორი, აზოტის დიოქსიდის სენსორი) -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

- მზის პანელი x2 (2W) -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

- ბატარეა LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

- მარეგულირებელი LiPo Rider Pro (106990008) -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 ლიცენზია -> დამატებითი ინფორმაციისთვის

- 7 რეზისტორი (86, 6; 820; 1K; 1K; 4, 7K; 10K; 20K)

- 1 კონდენსატორი (100nF)

- 1 ტრანზისტორი (2N222).

! ! ! თქვენ უნდა ამოიღოთ SB16 და SB18 stm32 ბირთვულ დაფაზე, რათა თავიდან აიცილოთ ჩარევა HPMA და SHT11 შორის!

ძირითადად, თქვენ უნდა დააკავშიროთ კომპონენტები:

1. შედუღეთ, პარალელურად, მზის პანელები.
2. შეაერთეთ ისინი LiPo Rider Pro– თან და დაუკავშირეთ ასევე ბატარეა LiPo Rider Pro– ს.
3. ზემოთ მოყვანილი ფოტოს მსგავსად, დააკავშირეთ ყველა ელემენტი STM32– თან. შეაერთეთ მხოლოდ ერთი ტემპერატურის და ტენიანობის სენსორი არა 2! არ დაივიწყოთ რეზისტორები, კონდენსატორი და ტრანზისტორი.
4. დაბოლოს, დაუკავშირეთ STM32 LiPo Rider Pro– ს USB კაბელის საშუალებით.

შემდეგი ნაბიჯი არის ამ სადენის ალტერნატივა.

ნაბიჯი 2: აპარატურა - PCB

ჩვენ გადავწყვიტეთ გამოვიყენოთ Autodesk Eagle ბეჭდური მიკროსქემის დაფის (PCB) შესაქმნელად.

თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ DHT ან SHT დაკავშირება, ჩვენ ავირჩიეთ ორი თითის ანაბეჭდის შემუშავება ამ 2 სენსორისთვის, რათა საჭიროების შემთხვევაში შევცვალოთ სენსორი.

დანართში შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ არწივის კონცეფციის ფაილები, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ მარტივად შექმნათ იგი საკუთარ თავზე.

ჩვენ ვიყენებთ stm32 5V პინს მოწყობილობის მიწოდებისთვის. ამ კონფიგურაციაში იკვებება მხოლოდ stm32 ბირთვი.

ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ MCU– ს ღრმა ძილის რეჟიმი, რომელიც უზრუნველყოფს დაბალი ძილის დენს. ლოდინის რეჟიმში, მთელი საძილე დენი ეცემა XXµA– ზე ქვემოთ.

ნაბიჯი 3: LPWAN პროტოკოლი: Sigfox Communication

Sigfox არის LPWAN პროტოკოლი, რომელიც შექმნილია ფრანგული სატელეკომუნიკაციო ფირმის - SIGFOX- ის მიერ

ეს საშუალებას აძლევს დისტანციურ მოწყობილობებს დაუკავშირდეს ულტრა ვიწრო ზოლის (UNB) ტექნოლოგიის გამოყენებით. მათგან უმეტესობას მცირე მოცულობის მონაცემთა გადასაცემად დასჭირდება მხოლოდ დაბალი გამტარობა. ქსელებს შეუძლიათ მხოლოდ გაგზავნონ დაახლოებით 12 ბაიტი თითო შეტყობინებაზე და ამავდროულად არაუმეტეს 140 შეტყობინებისა დღეში ერთ მოწყობილობაზე.

IOT– ის მრავალი პროგრამისთვის, მობილური ტელეფონების ტრადიციული სისტემები ძალიან რთულია იმისთვის, რომ უზრუნველყოს ძალიან დაბალი სიმძლავრის ოპერაცია და ძალიან ძვირი, რათა განხორციელდეს მრავალი მცირე იაფი კვანძისთვის … SIGFOX ქსელი და ტექნოლოგია მიზნად ისახავს მანქანების დაბალ ფასიან მანქანას. განაცხადის სფეროები, სადაც საჭიროა ფართო ტერიტორიის დაფარვა.

AirCitizen– ისთვის გამოვლენილი მონაცემების ფორმატი მარტივია და მონაცემების რაოდენობა სწორია Sigfox– ის გამოსაყენებლად სენსორებიდან გამოვლენილი მონაცემების ჩვენს IOT პლატფორმაზე - ThingSpeak.

ჩვენ გაგაცნობთ Sigfox– ის გამოყენებას შემდეგ ნაბიჯებში.

ნაბიჯი 4: პროგრამული უზრუნველყოფის კონფიგურაცია

ჩვენი სქემის რეალიზაციის შემდეგ, მოდით გადავიდეთ ჩვენი STM32 F303K8 მიკროკონტროლის შემუშავებაზე.

მეტი სიმარტივისთვის შეგიძლიათ აირჩიოთ პროგრამა Arduino– ში.

ნაბიჯი 1: თუ თქვენ ჯერ არ გაქვთ დაყენებული Arduino IDE, გადმოწერეთ და დააინსტალირეთ ამ ბმულიდან. დარწმუნდით, რომ შეარჩიეთ თქვენი სწორი ოპერაციული სისტემა.

ბმული: ჩამოტვირთეთ Arduino

ნაბიჯი 2: Arduino IDE– ს ინსტალაციის შემდეგ გახსენით და გადმოწერეთ საჭირო პაკეტები STM32 დაფისთვის. ეს შეიძლება გაკეთდეს ფაილის -> პარამეტრების არჩევით.

ნაბიჯი 3: პარამეტრებზე დაჭერით გაიხსნება ქვემოთ ნაჩვენები დიალოგური ფანჯარა. დამატებითი დაფების მენეჯერის URL ტექსტის ყუთში ჩასვით ქვემოთ მოცემული ბმული:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

და დააჭირეთ OK.

ნაბიჯი 4: ახლა გადადით Tool -> დაფები -> Board Manager. ეს გახსნის დაფების მენეჯერის დიალოგურ ფანჯარას, მოძებნის "STM32 ბირთვს" და დააინსტალირებს გამოჩენილ პაკეტს (STMicrolectronics პაკეტი).

ნაბიჯი 5: პაკეტის შემდეგ, ინსტალაცია დასრულებულია. გადადით ინსტრუმენტებზე და გადაახვიეთ ქვემოთ, რომ იპოვოთ "ნუკლეო -32 სერია". შემდეგ დარწმუნდით, რომ ვარიანტი არის "Nucleo F303K8" და შეცვალეთ ატვირთვის მეთოდი "STLink" - ით.

ნაბიჯი 6: ახლა შეაერთეთ თქვენი დაფა კომპიუტერთან და შეამოწმეთ რომელ COM პორტთან არის დაფა დაკავშირებული მოწყობილობის მენეჯერის გამოყენებით. შემდეგ, აირჩიეთ იგივე პორტის ნომერი Tools-> Port.

თქვენ ახლა მზად ხართ თქვენი STM32 F303K8 პროგრამირებისთვის Arduino– ით!

ნაბიჯი 5: დაპროგრამეთ თქვენი STM32

კონფიგურაციის დასრულების შემდეგ, თქვენ უნდა დაპროგრამოთ თქვენი მიკრო კონტროლერი მონაცემთა შეგროვებისა და გაგზავნისთვის.

ნაბიჯი 1: შეამოწმეთ I/O- ის გავლენა და გაზომეთ დროის ნიშნული კოდის "განსაზღვრის" ნაწილში.

ნაბიჯი 2: ატვირთეთ კოდი ზემოთ stm32, გახსენით სერიული მონიტორი და გადატვირთეთ მოწყობილობა. "AT" ბრძანება უნდა გამოჩნდეს ეკრანზე, თუ არა, შეამოწმეთ I/O დეკლარაცია.

თქვენ შეგიძლიათ გქონდეთ წარმოდგენა თქვენი მონაცემების სისწორეზე, დანართში ფრანგული კანონმდებლობის სტანდარტების გათვალისწინებით.

მოდით გადავიდეთ დაფის კონფიგურაციაზე.

ნაბიჯი 6: ThingSpeak - 1

სანამ დააკონფიგურირებთ, თუ როგორ გადამისამართოთ მონაცემები ჩვენი სადგურიდან ThingSpeak პლატფორმაზე, თქვენ უნდა შექმნათ ThingSpeak ანგარიში.

დარეგისტრირდით: ThingSpeak ვებსაიტზე

ნაბიჯი 1: ახლა დააწკაპუნეთ "ახალ არხზე". ეს გახსნის ფორმას. შეიყვანეთ სახელი და აღწერა (საჭიროების შემთხვევაში).

შექმენით 5 ველი:

• ველი 1: pm2, 5
• ველი 2: pm10
• ველი 3: ტემპერატურა
• ველი 4: ტენიანობა
• ველი 5: NO2

ეს სათაურები არ იქნება ჩვენი ჩარტების სათაურები.

თუ გჭირდებათ მაგალითი, იხილეთ ფოტო ზემოთ.

თქვენ არ გჭირდებათ მეტი ველის შევსება, მაგრამ შეიძლება საინტერესო იყოს, თუ შეიყვანთ ადგილს.

გადაახვიეთ ქვემოთ და "შეინახეთ არხი".

ნაბიჯი 2: AirCitizen სადგურის არხი.

ახლა თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ გვერდი 5 დიაგრამით. ფანქრის სიმბოლოზე დაჭერით შეგიძლიათ შეცვალოთ გრაფიკის თვისებები.

შედეგი არის მეორე სურათი ზემოთ.

ამ ეტაპზე, ეს გრაფიკები არის პირადი. თქვენ შეძლებთ გახადოთ ისინი საჯარო მონაცემების მიღების შემდეგ.

ნაბიჯი 3: თქვენი გრაფიკების კონფიგურაციის შემდეგ. გადადით ჩანართზე "API გასაღებები". შეხედეთ API მოთხოვნის ნაწილს და უფრო ზუსტად პირველ ველს, "არხის არხის განახლება". შენიშვნა API გასაღები.

გექნებათ მსგავსი რამ:

მიიღეთ

ახლა თქვენ შეგიძლიათ გადახვიდეთ შემდეგ თავზე.

ნაბიჯი 7: კომუნიკაცია Sigfox მოდულსა და ThingSpeak პლატფორმას შორის

თქვენი ინფორმაციისათვის, გაითვალისწინეთ, რომ თითოეულ Sigfox მოდულის ბარათს აქვს ბარათზე დაწერილი უნიკალური ნომერი და PAC ნომერი.

ThingSpeak– ზე მონაცემების მისაღებად, თქვენ უნდა გადამისამართოთ ისინი.

მონაცემები გადადის სადგურიდან Sigfox უკანა მხარეს და გადამისამართდება ThingSpeak სერვერზე.

იხილეთ პირველი სურათი ზემოთ განმარტებებისათვის.

ნაბიჯი 1: ჩვენ არ ავუხსნით როგორ დარეგისტრირდეთ Sigfox– ზე ინტერნეტში მრავალი გაკვეთილის გამო.

წადი Sigfox Backend– ზე.

დააწკაპუნეთ "მოწყობილობის ტიპზე", შემდეგ დააწკაპუნეთ თქვენი ნაკრების ხაზზე და აირჩიეთ "რედაქტირება".

ახლა გადადით "გამოძახების" განყოფილებაში და დააწკაპუნეთ "ახალი", "პერსონალური გამოძახება".

ნაბიჯი 2:

თქვენ უნდა იყოთ კონფიგურაციის გვერდზე:

ტიპი: DATA და UPLINK

არხი: URL

გაგზავნეთ დუბლიკატი: არცერთი

პერსონალური დატვირთვის კონფიგურაცია: დააყენეთ მონაცემთა წყარო და გადაწყვიტეთ მონაცემთა ფორმა. თქვენ უნდა დაწეროთ ასე:

VarName:: ტიპი: NumberOfBits

ამ შემთხვევაში, ჩვენ გვაქვს 5 მნიშვნელობა სახელწოდებით pm25, pm10, ტემპერატურა, ტენიანობა და NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 ტემპერატურა:: int: 8 ტენიანობა:: uint: 8 NO2:: uint: 8

Url ნიმუში: ეს არის სინტაქსი. გამოიყენეთ ადრე ნაპოვნი API გასაღები და ჩასვით "api_key =" - ის შემდეგ

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humidity>

გამოიყენეთ HTTP მეთოდი: GET

გაგზავნეთ SNI: ჩართული

სათაურები: არცერთი

დააწკაპუნეთ ახლა "კარგი".

ThingSpeak API– ზე თქვენი გამოძახება ახლა კონფიგურირებულია! (გამოსახულება მეორე სურათზე ზემოთ).

ნაბიჯი 8: ThingSpeak - 2

ახლა თქვენ შეგიძლიათ იყოთ უფრო მომთხოვნი ღერძების მინიმალური და მაქსიმალური მნიშვნელობების შეცვლაში.

საჭიროების შემთხვევაში, დააწკაპუნეთ ფანქრის ლოგოზე გრაფიკის ზედა მარჯვენა კუთხეში.

ტიპიური ღირებულებები:

PM 2, 5 და PM 10 = ug/m^3

ტემპერატურა = ° C

ტენიანობა = %

აზოტის დიოქსიდი = ppm

თქვენ უნდა გქონდეთ რაღაც მსგავსი ორი ზემოთ სურათზე.

თქვენ ასევე შეგიძლიათ დაამატოთ სხვა ვიჯეტები, როგორიცაა "რიცხვითი ჩვენება" ან "Gauge".

დაბოლოს, თქვენი არხის გასაჯაროებისთვის გადადით "გაზიარების" ჩანართზე და აირჩიეთ "არხის ხედის გაზიარება ყველასთან".

ნაბიჯი 9: ბონუსი - ThingTweet და React

სურვილისამებრ: Tweet თუ პირობა დაკმაყოფილებულია!

ნაბიჯი 1: შექმენით Twitter ანგარიში ან გამოიყენეთ თქვენი პირადი Twitter ანგარიში.

დარეგისტრირდით - Twitter

ნაბიჯი 2: Thingspeak– ში გადადით "პროგრამებში" და შემდეგ დააჭირეთ "ThingTweet" - ს.

დააკავშირეთ თქვენი ტვიტერის ანგარიში "Twitter ანგარიშის ბმულზე" დაწკაპუნებით.

ნაბიჯი 3: ახლა, დაბრუნდით "პროგრამებში", შემდეგ დააწკაპუნეთ "რეაგირებაზე".

შექმენით ახალი React დაჭერით "New React".

მაგალითით:

რეაქციის სახელი: ტემპერატურა 15 ° C- ზე ზემოთ

მდგომარეობის ტიპი: რიცხვითი

ტესტის სიხშირე: მონაცემების ჩასმა

მდგომარეობა, თუ არხი:

ველი: 3 (ტემპერატურა)

ნიშანი: აღემატება

ღირებულება: 15

მოქმედება: ThingTweet

შემდეგ ტვიტი: ოჰ! ტემპერატურა აღემატება 15 ° C- ს

Twitter ანგარიშის გამოყენებით:

პარამეტრები: გაუშვით მოქმედება ყოველ ჯერზე, როდესაც პირობა დაკმაყოფილებულია

შემდეგ დააჭირეთ "შეინახეთ რეაქცია".

ახლა თქვენი ტვიტი თუ პირობა დაკმაყოფილებულია და სხვა მრავალი პირობა შეიძლება იყოს კონფიგურირებული, როგორიცაა PM10 დონის მიხედვით.

ნაბიჯი 10: ახლა შენი ჯერია

დაბოლოს, ახლა თქვენ გაქვთ ყველა ელემენტი თქვენი AirCitizen სადგურის რეპროდუცირებისთვის!

ვიდეო: შეგიძლიათ უყუროთ ვიდეოს, სადაც წარმოგიდგენთ ჩვენს ნამუშევრებს.

ჩვენი ThingSpeak პლატფორმა: AirCitizenPolytech Station

--

Გმადლობთ ყურადღებისთვის !

AirCitizen Polytech გუნდი

ნაბიჯი 11: მითითება და ბიბლიოგრაფია

https://www.sigfox.com/en