Airduino: Мобилен монитор за качеството на въздуха: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Добре дошли в моя проект, Airduino. Казвам се Роб Бринс. Уча мултимедийни и комуникационни технологии в Howest в Кортрийк, Белгия. В края на втория семестър трябва да направим IoT устройство, което е чудесен начин да съберем всички предишни умения за развитие, за да създадем нещо полезно. Моят проект е мобилен монитор за качеството на въздуха, наречен Airduino. Той измерва концентрацията на частици във въздуха и след това изчислява AQI (индекс на качеството на въздуха). Този AQI може да се използва за определяне на рисковете за здравето, които са причинени от измерената концентрация на частици във въздуха, и мерките, които трябва да бъдат предприети от местните власти, за да защитят своите граждани от тези рискове за здравето.

Също така е важно да се отбележи, че устройството е мобилно. В момента в Европа има хиляди статични устройства за наблюдение на качеството на въздуха. Те имат огромен недостатък, защото не могат да бъдат преместени, след като продуктът е онлайн. Мобилното устройство позволява измерване на качеството на въздуха на множество места и дори при движение (стил на Google Street View). Той също така поддържа други функции, като например идентифицира малки местни проблеми с качеството на въздуха (като улица с лоша вентилация). Осигуряването на толкова голяма стойност в малък пакет е това, което прави този проект вълнуващ.

Използвах Arduino MKR GSM1400 за този проект. Това е официална платка Arduino с u-blox модул, който позволява 3G клетъчна комуникация. Airduino може да изпраща събрани данни към сървър по всяко време и отвсякъде. Също така, GPS модул позволява на устройството да се локализира и да геолокира измерванията.

За да измеря концентрацията на PM (частици), използвах настройка на оптичен сензор. Сензорът и лъч светлина седят под ъгъл един към друг. Докато частиците преминават пред светлината, част от светлината се отразява към сензора. Сензорът регистрира импулс, докато частицата отразява светлината към сензора. Ако въздухът се движи с постоянна скорост, дължината на този импулс ни позволява да оценим диаметъра на частицата. Тези видове сензори предлагат доста евтин начин за измерване на PM. Също така е важно да се отбележи, че измервам два различни типа PM; Частици с по -малък диаметър от 10 µm (PM10) и с по -малък диаметър от 2,5 µm (PM2, 5). Причината те да се отличават е, че с намаляването на частиците, рисковете за здравето стават по -големи. По -малки частици ще проникнат по -дълбоко в белите дробове, което може да причини повече щети. Следователно, висока концентрация на PM2, 5 ще изисква повече или различни мерки, отколкото при високо ниво на PM10.

Ще ви покажа стъпка по стъпка как създадох това устройство в тази публикация с инструкции

Стъпка 1: Събиране на частите

Първо, трябва да се уверим, че имаме всички необходими части за създаването на този проект. По -долу можете да намерите списък на всички компоненти, които използвах. Можете също да изтеглите по -подробен списък на всички компоненти под тази стъпка.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16GB micro sd-карта
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648 транзистор
• 2 x pi-вентилатор
• Резистор 100 ома
• Кабелни кабели

• Презареждаща се Li-Po батерия 3.7V adafruit

• Диполна GSM антена
• Пасивна GPS антена

Общо похарчих около 250 евро за тези части. Това със сигурност не е най -евтиният проект.

Стъпка 2: Създаване на верига

Проектирах печатна платка (печатна платка) за този проект в орел. Можете да изтеглите файловете на kerber (файлове, които дават инструкции на машината, която ще изгради печатната платка) под тази стъпка. След това можете да изпратите тези файлове на производителя на печатни платки. Силно препоръчвам JLCPCB. Когато получите вашите дъски, можете лесно да запоявате компонентите към тях, като използвате горната електрическа схема.

Стъпка 3: Импортиране на базата данни

Сега е време да създадем базата данни на sql, където ще запишем измерените данни.

Ще добавя sql dump под тази стъпка. Ще трябва да инсталирате mysql на Raspberry pi и след това да импортирате дампа. Това ще създаде база данни, потребители и таблици за вас.

Можете да направите това с помощта на mysql клиент. Силно препоръчвам MYSQL Workbench. Връзката ще ви помогне да инсталирате mysql и да импортирате sql dump.

Стъпка 4: Инсталиране на кода

Можете да намерите кода на моя github или да изтеглите файла, прикачен към тази стъпка.

Ти ще трябва да:

инсталирайте apache на малиновото пи и поставете външните файлове в основната папка. След това интерфейсът ще бъде достъпен във вашата локална мрежа

• Инсталирайте всички пакети на python, които са импортирани в бекенд приложението. След това ще можете да стартирате бекенд кода с вашия основен интерпретатор на python или виртуален.
• Преместете напред порта 5000 на вашия малинов pi, така че arduino да може да комуникира с бекенда.
• Качете arduino кода в arduinos. Уверете се, че сте сменили IP адресите и информацията за мрежовия оператор на вашата SIM карта.

Стъпка 5: Изграждане на случая

За случая най -важното е, че позволява добър въздушен поток през устройството. Това очевидно е необходимо, за да се гарантира, че измерванията, направени в устройството, са представими за въздуха извън устройството. Тъй като устройството е предназначено за използване навън, то също трябва да е устойчиво на дъжд.

За да направя това, направих въздушни дупки в долната част на кутията. Въздушните отвори също са отделени в отделение, различно от електрониката. Това прави така, че водата трябва да се покачва (което не може), за да достигне до електрониката. Охранявах дупките за USB порта на arduinos с гума. Така че да се запечата, когато не се използват.