AirCitizen - Memantau Kualiti Udara: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Hai semua

Hari ini, kami akan mengajar anda bagaimana menghasilkan semula projek kami: AirCitizen by the AirCitizenPolytech Team!

--

Datang dari 'OpenAir / Apa udara anda?' Projek, projek AirCitizen bertujuan untuk membolehkan warganegara secara aktif menilai kualiti persekitaran mereka dan khususnya udara yang mereka hirup, dengan menawarkan mereka dari:

Membina

Merealisasikan "Fablabs" (makmal pembuatan digital) stesen mudah alih pengukuran persekitaran yang menggabungkan pelbagai sensor kos rendah (contohnya suhu, kelembapan, tekanan, gas NOx, ozon atau zarah PM10 dan PM2.5).

Mengukur

Lakukan pengukuran in situ untuk menonjolkan kebolehubahan spatiotemporal dari pemboleh ubah persekitaran: di satu pihak, semasa berkelana dengan sokongan ahli geografi-klimatologi dan, di sisi lain, di pelbagai tempat yang memperlihatkan kepelbagaian konteks persekitaran.

Berkongsi

Sumbang untuk meningkatkan pengetahuan dengan berkongsi pengukuran ini dalam pangkalan data persekitaran dan dengan itu memungkinkan pemetaan pencemaran udara dalam talian.

--

Konsepnya adalah untuk membuat stesen autonomi yang dapat mengumpulkan data persekitaran dan menghantarnya dengan rangkaian SigFox ke papan pemuka.

Oleh itu, di satu pihak, kami akan menunjukkan kepada anda bagaimana merancang perkakasan dan di sisi lain cara membuat bahagian perisian.

Langkah 1: Perkakasan

Berikut adalah komponen yang kami memutuskan untuk digunakan untuk merancang stesen:

- STM32 NUCLEO-F303K8 -> Untuk maklumat lebih lanjut

- HPMA115S0-XXX (Sensor zarah PM2.5 & PM10) -> Untuk maklumat lebih lanjut

- SHT11 atau SHT10 atau STH15 atau DHT11 (Suhu & Kelembapan Relatif) -> Untuk maklumat lebih lanjut

- MICS2714 (sensor NO2, sensor Nitrogen dioksida) -> Untuk maklumat lebih lanjut

- Panel Suria x2 (2W) -> Untuk maklumat lebih lanjut

- Baterai LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Untuk maklumat lebih lanjut

- Regulator LiPo Rider Pro (106990008) -> Untuk maklumat lebih lanjut

- Lesen BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 -> Untuk maklumat lebih lanjut

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

- 1 kapasitor (100nF)

- 1 transistor (2N222).

! ! ! Anda mesti mengeluarkan SB16 dan SB18 di papan inti stm32 untuk mengelakkan gangguan antara HPMA dan SHT11!

Pada asasnya, ini adalah cara anda menyambungkan komponen:

1. Kimpal, selari, panel solar.
2. Sambungkannya ke LiPo Rider Pro dan sambungkan juga bateri ke LiPo Rider Pro.
3. Seperti foto di atas, sambungkan semua elemen ke STM32. Sambungkan hanya satu sensor suhu dan kelembapan bukan 2! Jangan lupa perintang, kapasitor dan transistor.
4. Akhirnya, sambungkan STM32 ke LiPo Rider Pro dengan kabel usb.

Langkah seterusnya adalah alternatif untuk kabel ini.

Langkah 2: Perkakasan - PCB

Kami memutuskan untuk menggunakan Autodesk Eagle untuk merancang papan litar bercetak (PCB).

Anda boleh memilih untuk menyambungkan DHT atau SHT, kami memilih untuk merancang dua cap jari untuk 2 sensor ini untuk menukar sensor jika diperlukan.

Sebagai lampiran, anda boleh memuat turun fail konsepsi Eagle sehingga anda dapat membuatnya sendiri dengan mudah.

Kami menggunakan pin stm32 5V untuk membekalkan peranti. Dalam konfigurasi ini, hanya teras stm32 yang dikuasakan.

Oleh itu, kita dapat menggunakan mod tidur nyenyak MCU memberikan arus tidur yang rendah. Dalam keadaan bersedia, arus tidur keseluruhan jatuh di bawah XXµA.

Langkah 3: Protokol LPWAN: Komunikasi Sigfox

Sigfox adalah protokol LPWAN yang dibuat oleh firma telekomunikasi Perancis - SIGFOX

Ia membolehkan peranti jauh menyambung menggunakan teknologi jalur ultra sempit (UNB). Sebilangan besar ini hanya memerlukan lebar jalur rendah untuk memindahkan sejumlah kecil data. Rangkaian hanya mampu menangani kira-kira 12 bait setiap mesej dan pada masa yang sama tidak lebih daripada 140 mesej per peranti setiap hari.

Untuk banyak aplikasi IOT, sistem telefon bimbit tradisional terlalu kompleks untuk membolehkan operasi kuasa yang sangat rendah dan terlalu mahal untuk dilaksanakan untuk banyak simpul kos rendah kecil… Rangkaian dan teknologi SIGFOX ditujukan untuk mesin mesin murah kawasan aplikasi di mana liputan kawasan yang luas diperlukan.

Untuk AirCitizen, format data yang dikesan adalah sederhana dan jumlah data yang betul untuk menggunakan Sigfox untuk menerjemahkan data yang dikesan dari sensor ke platform IOT kami - ThingSpeak.

Kami akan memperkenalkan penggunaan Sigfox dalam langkah-langkah berikut.

Langkah 4: Konfigurasi Perisian

Setelah merealisasikan litar kami, mari teruskan ke pengembangan mikrokontroler STM32 F303K8 kami.

Untuk kesederhanaan, anda boleh memilih untuk memprogram di Arduino.

Langkah 1: Sekiranya anda belum memasang Arduino IDE, muat turun dan pasangkannya dari pautan ini. Pastikan anda memilih sistem operasi yang betul.

Pautan: Muat turun Arduino

Langkah 2: Setelah Memasang Arduino IDE buka dan muat turun pakej yang diperlukan untuk papan STM32. Ini dapat dilakukan dengan memilih Fail -> Keutamaan.

Langkah 3: Mengklik pada Pilihan akan membuka kotak dialog yang ditunjukkan di bawah. Dalam kotak teks URL Pengurus Papan tambahan tampal pautan di bawah:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

dan tekan OK.

Langkah 4: Sekarang pergi ke Alat -> Papan -> Pengurus Papan. Ini akan membuka kotak dialog Pengurus Papan, mencari "STM32 Cores" dan memasang pakej yang muncul (pakej STMikolektronik).

Langkah 5: Selepas pakej, pemasangan selesai. Pergi ke Alat dan tatal ke bawah untuk mencari "siri Nucleo-32". Kemudian pastikan variannya adalah "Nucleo F303K8" dan ubah kaedah muat naik ke "STLink".

Langkah 6: Sekarang, sambungkan papan anda ke komputer dan periksa port COM mana papan disambungkan menggunakan pengurus peranti. Kemudian, pilih nombor port yang sama di Tools-> Port.

Anda kini bersedia memprogram STM32 F303K8 anda dengan Arduino!

Langkah 5: Program STM32 Anda

Setelah konfigurasi selesai, anda perlu memprogram pengawal mikro anda untuk mengumpulkan dan menghantar data.

Langkah 1: Periksa pengaruh I / O dan mengukur cap waktu di bahagian "Tentukan" kod.

Langkah 2: Muat naik kod di atas ke stm32, buka monitor bersiri dan tetapkan semula peranti. Perintah "AT" akan muncul di layar, jika tidak, periksa deklarasi I / O.

Anda boleh mempunyai idea tentang kebenaran data anda dengan merujuk lampiran standard perundangan Perancis.

Mari beralih ke konfigurasi papan pemuka.

Langkah 6: ThingSpeak - 1

Sebelum mengkonfigurasi cara mengarahkan data dari stesen kami ke platform ThingSpeak, anda harus membuat akaun ThingSpeak.

Daftar: Laman web ThingSpeak

Langkah 1: Sekarang klik pada "Saluran Baru". Ini akan membuka borang. Masukkan nama dan keterangan (jika diperlukan).

Buat 5 medan:

• Medan 1: pm2, 5
• Medan 2: pm10
• Medan 3: suhu
• Medan 4: kelembapan
• Medan 5: NO2

Tajuk-tajuk ini tidak akan menjadi tajuk carta kami.

Sekiranya anda memerlukan contoh, Lihat foto di atas.

Anda tidak perlu melengkapkan lebih banyak bidang tetapi mungkin menarik jika anda memasukkan lokasi.

Tatal ke bawah dan "Simpan Saluran".

Langkah 2: Saluran Stesen AirCitizen.

Sekarang, anda dapat melihat halaman dengan 5 carta. Dengan mengklik simbol pensil anda boleh mengubah sifat grafik.

Hasilnya adalah gambar kedua di atas.

Pada langkah ini, grafik tersebut bersifat peribadi. Anda akan dapat menjadikannya umum setelah data diterima.

Langkah 3: Selepas konfigurasi grafik anda. Pergi ke tab "Kekunci API". Lihat bahagian permintaan API dan lebih tepat lagi bidang pertama, "Kemas kini suapan Saluran". Perhatikan KUNCI API.

Anda akan mempunyai sesuatu seperti ini:

DAPATKAN

Anda sekarang boleh pergi ke bab seterusnya.

Langkah 7: Komunikasi Antara Modul Sigfox dan Platform ThingSpeak

Untuk makluman anda, perhatikan bahawa setiap kad modul Sigfox mempunyai nombor unik yang ditulis pada kad dan nombor PAC.

Untuk menerima data di ThingSpeak, anda harus mengarahkannya.

Datas bergerak dari stesen ke backend Sigfox dan akan diarahkan ke pelayan ThingSpeak.

Lihat gambar pertama di atas untuk penjelasan.

Langkah 1: Kami tidak akan menerangkan cara mendaftar di Sigfox kerana banyak tutorial di internet.

Pergi ke Sigfox Backend.

Klik pada "Jenis Peranti", kemudian klik pada barisan kit anda dan pilih "Edit".

Sekarang, masuk ke bahagian "Panggilan Balik" dan klik "Baru", "Panggilan Balik Kustom".

Langkah 2:

Anda harus berada di halaman konfigurasi:

Taip: DATA dan UPLINK

Saluran: URL

Hantar pendua: tidak ada

Konfigurasi muatan tersuai: Tetapkan sumber data dan tentukan bentuk data. Anda harus menulis seperti:

VarName:: Jenis: NumberOfBits

Dalam kes ini, kita mempunyai 5 nilai bernama pm25, pm10, suhu, kelembapan, dan NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 suhu:: int: 8 kelembapan:: uint: 8 NO2:: uint: 8

Corak url: Ini adalah sintaks. Gunakan kunci API yang dijumpai sebelumnya dan masukkan setelah "api_key ="

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humidity}&field5={customData

Gunakan Kaedah HTTP: DAPATKAN

Hantar SNI: AKTIF

Tajuk: Tiada

Klik sekarang di "Ok".

Panggilan balik anda ke ThingSpeak API kini dikonfigurasikan! (Perwakilan pada gambar kedua di atas).

Langkah 8: ThingSpeak - 2

Sekarang, anda boleh lebih memilih dalam mengubah nilai minimum dan maksimum paksi.

Sekiranya perlu, klik pada logo pensil di sebelah kanan atas graf.

Nilai tipikal:

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

Suhu = ° C

Kelembapan =%

Nitrogen Dioksida = ppm

Anda mesti mempunyai sesuatu seperti dua gambar di atas.

Anda juga boleh menambahkan beberapa widget lain seperti "Numeric Display" atau "Gauge".

Akhirnya, untuk menjadikan saluran anda umum, buka tab "Berkongsi" dan pilih "Kongsi paparan saluran dengan semua orang".

Langkah 9: Bonus - ThingTweet dan React

Pilihan: Tweet jika syarat dipenuhi!

Langkah 1: Buat akaun twitter atau gunakan akaun twitter peribadi anda.

Daftar - Twitter

Langkah 2: Di Thingspeak, masuk ke "Aplikasi" kemudian klik "ThingTweet".

Pautkan akaun twitter anda dengan mengklik "Pautkan Akaun Twitter".

Langkah 3: Sekarang, masuk semula dalam "Aplikasi" kemudian klik "React".

Buat React baru dengan mengklik "New React".

Dengan contoh:

Nama React: Suhu melebihi 15 ° C

Jenis Keadaan: Numerik

Uji Kekerapan: Penyisipan data O n

Syarat, jika saluran:

Medan: 3 (suhu)

Tanda: lebih besar daripada

Nilai: 15

Tindakan: ThingTweet

Kemudian tweet: Oh! Suhu lebih besar daripada 15 ° C

menggunakan akaun Twitter:

Pilihan: Jalankan tindakan setiap kali syarat dipenuhi

Kemudian klik pada "Save React".

Anda sekarang akan tweet jika syarat itu dipenuhi dan banyak syarat lain dapat dikonfigurasi seperti bergantung pada tahap PM10.

Langkah 10: Sekarang Giliran Anda

Akhirnya, anda kini mempunyai semua elemen untuk menghasilkan semula Stesen AirCitizen anda sendiri!

Video: Anda boleh menonton video di mana kami mempersembahkan karya kami.

Platform ThingSpeak kami: Stesen AirCitizenPolytech

--

Terima kasih kerana memberi perhatian !

Pasukan AirCitizen Polytech

Langkah 11: Rujukan & Pustaka

https://www.sigfox.com/en