AirCitizen - Мониторинг на качеството на въздуха: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Здравейте всички

Днес ще ви научим как да възпроизведете нашия проект: AirCitizen от екипа на AirCitizenPolytech!

--

Идва от „OpenAir / Какъв е вашият въздух?“Проекти, проектът AirCitizen има за цел да даде възможност на гражданите активно да оценяват качеството на непосредствената си среда и по -специално въздуха, който дишат, като им предлагат от:

Изграждане

Реализирайте във "Fablabs" (цифрови производствени лаборатории) преносими станции за измервания на околната среда, интегриращи различни евтини сензори (например температура, влажност, налягане, NOx газ, озон или частици PM10 и PM2.5).

Измерете

Извършете измервания in situ, за да подчертаете пространствено-временната променливост на променливите на околната среда: от една страна, по време на пътуващи кампании с подкрепата на географи-климатолози и, от друга страна, на различни места, които представляват разнообразни екологични контексти.

Дял

Допринесете за подобряване на знанията, като споделите тези измервания в база данни за околната среда и по този начин дадете възможност за онлайн картографиране на замърсяването на въздуха.

--

Концепцията е да се създаде автономна станция, която да събира данни за околната среда и да ги изпраща с мрежата SigFox на таблото за управление.

Така че, от една страна, ще ви покажем как да проектирате хардуера, а от друга как да направите софтуерната част.

Стъпка 1: Хардуер

Ето компонентите, които решихме да използваме за проектиране на станцията:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> За повече информация

-HPMA115S0 -XXX (сензор за частици PM2.5 & PM10) -> За повече информация

- SHT11 или SHT10 или STH15 или DHT11 (температура и относителна влажност) -> За повече информация

- MICS2714 (сензор NO2, сензор за азотен диоксид) -> За повече информация

- Слънчев панел x2 (2W) -> За повече информация

- Батерия LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> За повече информация

- Регулатор LiPo Rider Pro (106990008) -> За повече информация

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 лиценз -> За повече информация

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

- 1 кондензатор (100nF)

- 1 транзистор (2N222).

! ! ! Трябва да премахнете SB16 и SB18 от ядрената платка stm32, за да предотвратите смущения между HPMA и SHT11!

По принцип трябва да свържете компонентите по следния начин:

1. Заварете паралелно слънчевите панели.
2. Свържете ги към LiPo Rider Pro и свържете батерията към LiPo Rider Pro.
3. Подобно на снимката по -горе, свържете всички елементи към STM32. Свържете само един сензор за температура и влажност, а не 2! Не забравяйте резистори, кондензатор и транзистор.
4. И накрая, свържете STM32 към LiPo Rider Pro с usb кабел.

Следващата стъпка е алтернатива на това кабелно.

Стъпка 2: Хардуер - печатна платка

Решихме да използваме Autodesk Eagle за проектиране на печатната платка (PCB).

Можете да изберете да свържете DHT или SHT, ние избрахме да проектираме два пръстови отпечатъка за тези 2 сензора, за да сменим сензора, ако е необходимо.

В прикачения файл можете да изтеглите файловете за зачеване на Eagle, за да можете лесно да го направите сами.

Използваме 5V щифт на stm32 за захранване на устройството. В тази конфигурация се захранва само ядрото stm32.

По този начин можем да използваме режима на дълбок сън на MCU, осигуряващ нисък ток на сън. В режим на готовност целият спящ ток пада под XXµA.

Стъпка 3: LPWAN протокол: Sigfox комуникация

Sigfox е LPWAN протокол, създаден от френска телекомуникационна компания - SIGFOX

Той позволява на отдалечени устройства да се свързват с помощта на ултра-тясна лента (UNB) технология. Повечето от тях ще изискват само ниска честотна лента за прехвърляне на малки количества данни. Мрежите могат да обработват приблизително 12 байта на съобщение и в същото време не повече от 140 съобщения на устройство на ден.

За много от приложенията на IOT традиционните клетъчни телефонни системи са твърде сложни, за да позволят работа с много ниска мощност и твърде скъпи, за да бъдат осъществими за много малки евтини възли … Мрежата и технологията SIGFOX са насочени към нискотарифната машина за машина области на приложение, където се изисква широко покритие.

За AirCitizen форматът на откритите данни е прост и количеството данни е правилно за използване на Sigfox за превод на откритите данни от сензори към нашата IOT платформа - ThingSpeak.

Ще представим използването на Sigfox в следващите стъпки.

Стъпка 4: Конфигуриране на софтуер

След реализирането на нашата схема, нека преминем към разработването на нашия микроконтролер STM32 F303K8.

За по -голяма простота можете да изберете да програмирате в Arduino.

Стъпка 1: Ако все още не сте инсталирали Arduino IDE, изтеглете го и го инсталирайте от тази връзка. Уверете се, че сте избрали правилната операционна система.

Връзката: Изтеглете Arduino

Стъпка 2: След инсталирането на Arduino IDE отворете и изтеглете необходимите пакети за платката STM32. Това може да стане, като изберете Файл -> Предпочитания.

Стъпка 3: Щракването върху Предпочитания ще отвори показания по -долу диалогов прозорец. В допълнителното текстово поле за URL адрес на Boards Manager поставете връзката по -долу:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

и натиснете OK.

Стъпка 4: Сега отидете на Tool -> Boards -> Board Manager. Това ще отвори диалоговия прозорец Мениджър на платки, потърсете „STM32 ядра“и инсталирайте пакета, който се появява (пакет STMicrolectronics).

Стъпка 5: След пакета инсталацията е завършена. Отидете на Инструменти и превъртете надолу, за да намерите „Nucleo-32 series“. След това се уверете, че вариантът е "Nucleo F303K8" и променете метода на качване на "STLink".

Стъпка 6: Сега свържете дъската към компютъра и проверете към кой COM порт е свързана платката с помощта на диспечера на устройства. След това изберете същия номер на порт в Инструменти-> Порт.

Вече сте готови да програмирате вашия STM32 F303K8 с Arduino!

Стъпка 5: Програмирайте вашия STM32

След като конфигурирането приключи, трябва да програмирате вашия микроконтролер за събиране и изпращане на данни.

Стъпка 1: Проверете въздействието на I/O и измерете времевата отметка в частта „Дефиниране“на кода.

Стъпка 2: Качете горния код в stm32, отворете серийния монитор и нулирайте устройството. Командата "AT" трябва да се появи на екрана, ако не, проверете I/O декларацията.

Можете да имате представа за достоверността на вашите данни, като се консултирате с прикачените стандарти на френското законодателство.

Нека преминем към конфигурацията на таблото за управление.

Стъпка 6: ThingSpeak - 1

Преди да конфигурирате как да пренасочвате данни от нашата станция към платформата ThingSpeak, трябва да създадете акаунт в ThingSpeak.

Регистрирайте се: Уебсайт на ThingSpeak

Стъпка 1: Сега кликнете върху „Нов канал“. Това ще отвори формуляр. Въведете име и описание (ако е необходимо).

Създайте 5 полета:

• Поле 1: pm2, 5
• Поле 2: pm10
• Поле 3: температура
• Поле 4: влажност
• Поле 5: NO2

Тези заглавия няма да са заглавията на нашите класации.

Ако имате нужда от пример, вижте снимката по -горе.

Не е нужно да попълвате повече полета, но може да е интересно, ако въведете местоположение.

Превъртете надолу и „Запазване на канал“.

Стъпка 2: Канал на станцията AirCitizen.

Сега можете да видите страница с 5 диаграми. Като щракнете върху символа на молив, можете да промените свойствата на графика.

Резултатът е втората снимка по -горе.

На тази стъпка тези графики са частни. Ще можете да ги направите публични, след като получат данните.

Стъпка 3: След конфигурирането на вашите графики. Отидете в раздела „API ключове“. Погледнете частта за заявка за API и по -точно първото поле „Актуализиране на емисия на канал“. Обърнете внимание на API KEY.

Ще имате нещо подобно:

ВЗЕМЕТЕ

Вече можете да преминете към следващата глава.

Стъпка 7: Комуникация между модула Sigfox и платформата ThingSpeak

За ваша информация, имайте предвид, че всяка модулна карта на Sigfox има уникален номер, записан на картата, и PAC номер.

За да получите данните на ThingSpeak, трябва да ги пренасочите.

Данните преминават от станцията към задната част на Sigfox и ще бъдат пренасочени към сървъра ThingSpeak.

Вижте първата снимка по -горе за обяснения.

Стъпка 1: Няма да обясняваме как да се регистрирате в Sigfox поради много уроци в интернет.

Отидете на задната част на Sigfox.

Кликнете върху „Тип устройство“, след това върху реда на вашия комплект и изберете „Редактиране“.

Сега отидете в секцията „Обратни обаждания“и кликнете върху „Ново“, „Персонализирано обратно обаждане“.

Стъпка 2:

Трябва да сте на конфигурационната страница:

Тип: DATA и UPLINK

Канал: URL

Изпратете дубликат: няма

Персонализирана конфигурация на полезен товар: Задайте източника на данни и решете формуляра за данни. Трябва да напишете така:

VarName:: Тип: NumberOfBits

В този случай имаме 5 стойности, наречени pm25, pm10, температура, влажност и NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 температура:: int: 8 влажност:: uint: 8 NO2:: uint: 8

Url модел: Това е синтаксисът. Използвайте предварително намерения API ключ и го вмъкнете след „api_key =“

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humUST}&field

Използвайте HTTP метод: GET

Изпратете SNI: ON

Заглавки: Няма

Щракнете сега върху „Добре“.

Вашето обратно повикване към ThingSpeak API вече е конфигурирано! (Представяне на втората снимка по -горе).

Стъпка 8: ThingSpeak - 2

Сега можете да бъдете по -придирчиви при промяната на минималните и максималните стойности на осите.

Ако е необходимо, кликнете върху логото на молив в горния десен ъгъл на графика.

Типични стойности:

PM 2, 5 & PM 10 = ug/m^3

Температура = ° C

Влажност = %

Азотен диоксид = ppm

Трябва да имате нещо като двете снимки по -горе.

Можете също така да добавите някои други приспособления като "Цифров дисплей" или "Gauge".

И накрая, за да направите канала си обществен, отидете в раздела „Споделяне“и изберете „Споделяне на изгледа на канала с всички“.

Стъпка 9: Бонус - ThingTweet и React

По избор: Tweet, ако условие е изпълнено!

Стъпка 1: Създайте акаунт в Twitter или използвайте личния си акаунт в Twitter.

Регистрирайте се - Twitter

Стъпка 2: В Thingspeak отидете в „Приложения“, след което кликнете върху „ThingTweet“.

Свържете своя акаунт в Twitter, като кликнете върху „Свързване на акаунт в Twitter“.

Стъпка 3: Сега се върнете в „Приложения“, след което кликнете върху „Реагирайте“.

Създайте нов React, като кликнете върху „New React“.

Чрез пример:

Име на реакция: Температура над 15 ° C

Тип състояние: Числово

Честота на теста: Вмъкване на данни

Състояние, ако канал:

Поле: 3 (температура)

Знак: е по -голямо от

Стойност: 15

Действие: ThingTweet

След това туит: О! Температурата е по -висока от 15 ° C

използвайки акаунт в Twitter:

Опции: Изпълнявайте действие всеки път, когато се изпълни условието

След това кликнете върху „Запазване на реакция“.

Сега ще изпратите туит, ако условието е изпълнено и много други условия могат да бъдат конфигурирани, в зависимост от нивото на PM10.

Стъпка 10: Сега е ваш ред

И накрая, сега имате всички елементи за възпроизвеждане на вашата собствена станция AirCitizen!

Видео: Можете да гледате видео, където представяме нашата работа.

Нашата платформа ThingSpeak: станция AirCitizenPolytech

--

Благодаря за вниманието !

Екипът на AirCitizen Polytech

Стъпка 11: Справочник и библиография

https://www.sigfox.com/en