AirCitizen - Giám sát chất lượng không khí: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Chào mọi người

Hôm nay, chúng tôi sẽ dạy bạn cách tái tạo dự án của chúng tôi: AirCitizen bythe AirCitizenPolytech Team!

--

Đến từ 'OpenAir / Không khí của bạn là gì?' Dự án, dự án AirCitizen nhằm mục đích cho phép người dân chủ động đánh giá chất lượng môi trường ngay lập tức của họ và đặc biệt là không khí mà họ hít thở, bằng cách cung cấp cho họ từ:

Xây dựng

Nhận ra trong các trạm đo môi trường di động "Fablabs" (phòng thí nghiệm sản xuất kỹ thuật số) tích hợp nhiều loại cảm biến chi phí thấp khác nhau (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, khí NOx, ozone hoặc các hạt PM10 và PM2.5).

Đo lường

Thực hiện các phép đo tại chỗ để làm nổi bật sự biến thiên theo không gian của các biến môi trường: một mặt, trong các chiến dịch lưu động với sự hỗ trợ của các nhà địa lý-khí hậu và mặt khác, ở những nơi khác nhau có bối cảnh môi trường đa dạng.

Đăng lại

Góp phần nâng cao kiến thức bằng cách chia sẻ các phép đo này trong cơ sở dữ liệu môi trường và do đó cho phép lập bản đồ trực tuyến về ô nhiễm không khí.

--

Khái niệm này là tạo ra một trạm tự trị có thể thu thập dữ liệu môi trường và gửi chúng bằng mạng SigFox đến một bảng điều khiển.

Vì vậy, một mặt, chúng tôi sẽ chỉ cho bạn cách thiết kế phần cứng và mặt khác làm thế nào để thực hiện phần mềm.

Bước 1: Phần cứng

Dưới đây là các thành phần mà chúng tôi quyết định sử dụng để thiết kế nhà ga:

- STM32 NUCLEO-F303K8 -> Để biết thêm thông tin

- HPMA115S0-XXX (Cảm biến hạt PM2.5 & PM10) -> Để biết thêm thông tin

- SHT11 hoặc SHT10 hoặc STH15 hoặc DHT11 (Nhiệt độ & Độ ẩm tương đối) -> Để biết thêm thông tin

- MICS2714 (cảm biến NO2, cảm biến Nitrogen dioxide) -> Để biết thêm thông tin

- Bảng điều khiển năng lượng mặt trời x2 (2W) -> Để biết thêm thông tin

- Pin LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Xem thêm thông tin

- Regulator LiPo Rider Pro (106990008) -> Để biết thêm thông tin

- Giấy phép BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 -> Để biết thêm thông tin

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

- 1 tụ điện (100nF)

- 1 bóng bán dẫn (2N222).

! ! ! Bạn phải loại bỏ SB16 và SB18 trên bo mạch nucleo stm32 để ngăn cản sự giao thoa giữa HPMA và SHT11! !

Về cơ bản, đây là cách bạn phải kết nối các thành phần:

1. Hàn song song các tấm pin mặt trời.
2. Kết nối chúng với LiPo Rider Pro và kết nối cả pin với LiPo Rider Pro.
3. Giống như hình trên, kết nối tất cả các phần tử với STM32. Chỉ kết nối một cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không phải là 2! Đừng quên điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn.
4. Cuối cùng, kết nối STM32 với LiPo Rider Pro bằng cáp USB.

Bước tiếp theo là một giải pháp thay thế cho loại có dây này.

Bước 2: Phần cứng - PCB

Chúng tôi quyết định sử dụng Autodesk Eagle để thiết kế bảng mạch in (PCB).

Bạn có thể chọn kết nối DHT hoặc SHT, chúng tôi đã chọn thiết kế hai dấu vân tay cho 2 cảm biến này để thay đổi cảm biến nếu cần.

Trong tệp đính kèm, bạn có thể tải xuống các tệp quan niệm của Đại bàng để bạn có thể dễ dàng thực hiện theo cách riêng của mình.

Chúng ta sử dụng chân 5V của stm32 để cấp nguồn cho thiết bị. Trong cấu hình này, chỉ lõi stm32 được cấp nguồn.

Do đó, chúng ta có thể sử dụng chế độ ngủ sâu của MCU cung cấp dòng điện ngủ thấp. Ở trạng thái chờ, toàn bộ dòng điện ngủ giảm xuống dưới XXµA.

Bước 3: Giao thức LPWAN: Giao tiếp Sigfox

Sigfox là một giao thức LPWAN được tạo ra bởi một công ty viễn thông của Pháp - SIGFOX

Nó cho phép các thiết bị từ xa kết nối bằng công nghệ băng tần siêu hẹp (UNB). Hầu hết trong số này sẽ chỉ yêu cầu băng thông thấp để truyền một lượng nhỏ dữ liệu. Các mạng chỉ có thể xử lý khoảng 12 byte cho mỗi tin nhắn và đồng thời không quá 140 tin nhắn cho mỗi thiết bị mỗi ngày.

Đối với nhiều ứng dụng IOT, hệ thống điện thoại di động truyền thống quá phức tạp để cho phép hoạt động với mức năng lượng rất thấp và quá tốn kém để khả thi đối với nhiều nút nhỏ chi phí thấp… Mạng và công nghệ SIGFOX hướng đến máy chi phí thấp. các khu vực ứng dụng yêu cầu phạm vi phủ sóng rộng.

Đối với AirCitizen, định dạng dữ liệu được phát hiện rất đơn giản và lượng dữ liệu chính xác để sử dụng Sigfox để dịch dữ liệu được phát hiện từ các cảm biến sang nền tảng IOT của chúng tôi - ThingSpeak.

Chúng tôi sẽ giới thiệu việc sử dụng Sigfox trong các bước sau.

Bước 4: Cấu hình phần mềm

Sau quá trình hiện thực hóa mạch của chúng ta, hãy chuyển sang phát triển bộ vi điều khiển STM32 F303K8 của chúng ta.

Để đơn giản hơn, bạn có thể chọn lập trình trong Arduino.

Bước 1: Nếu bạn chưa cài đặt Arduino IDE, hãy tải xuống và cài đặt nó từ liên kết này. Đảm bảo rằng bạn chọn đúng hệ điều hành của mình.

Liên kết: Tải xuống Arduino

Bước 2: Sau khi cài đặt Arduino IDE, hãy mở và tải xuống các gói cần thiết cho bo mạch STM32. Điều này có thể được thực hiện bằng cách chọn Tệp -> Tùy chọn.

Bước 3: Nhấp vào Preferences sẽ mở ra hộp thoại hiển thị bên dưới. Trong hộp văn bản URL trình quản lý bảng bổ sung, hãy dán liên kết dưới đây:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

và nhấn OK.

Bước 4: Bây giờ vào Tool -> Boards -> Board Manager. Thao tác này sẽ mở hộp thoại Boards manager, tìm kiếm “STM32 Cores” và cài đặt gói xuất hiện (gói STMicrolectronics).

Bước 5: Sau khi gói, cài đặt hoàn tất. Đi tới Công cụ và cuộn xuống để tìm "Nucleo-32 series". Sau đó, đảm bảo biến thể là "Nucleo F303K8" và thay đổi phương thức tải lên thành "STLink".

Bước 6: Bây giờ, kết nối bo mạch của bạn với máy tính và kiểm tra xem bo mạch được kết nối với cổng COM nào bằng trình quản lý thiết bị. Sau đó, chọn cùng một số cổng trong Công cụ-> Cổng.

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để lập trình STM32 F303K8 của mình với Arduino!

Bước 5: Lập trình STM32 của bạn

Sau khi cấu hình xong, bạn cần lập trình bộ điều khiển vi mô của mình để thu thập và gửi dữ liệu.

Bước 1: Kiểm tra ảnh hưởng của I / O và đo dấu thời gian trong phần "Xác định" của mã.

Bước 2: Tải đoạn mã trên lên stm32, mở màn hình nối tiếp và đặt lại thiết bị. Lệnh "AT" sẽ xuất hiện trên màn hình, nếu không, hãy kiểm tra khai báo I / O.

Bạn có thể có ý tưởng về tính xác thực của dữ liệu của mình bằng cách tham khảo các tiêu chuẩn pháp luật của Pháp trong tài liệu đính kèm.

Hãy chuyển sang cấu hình của bảng điều khiển.

Bước 6: ThingSpeak - 1

Trước khi định cấu hình cách chuyển hướng dữ liệu từ trạm của chúng tôi sang nền tảng ThingSpeak, bạn phải tạo tài khoản ThingSpeak.

Đăng ký: Trang web ThingSpeak

Bước 1: Bây giờ nhấp vào "Kênh mới". Điều này sẽ mở một biểu mẫu. Nhập tên và mô tả (nếu cần).

Tạo 5 trường:

• Trường 1: pm2, 5
• Trường 2: chiều10
• Trường 3: nhiệt độ
• Trường 4: độ ẩm
• Trường 5: NO2

Những tiêu đề này sẽ không phải là tiêu đề của bảng xếp hạng của chúng tôi.

Nếu bạn cần một ví dụ, hãy xem ảnh ở trên.

Bạn không cần phải hoàn thành nhiều trường hơn nhưng sẽ rất thú vị nếu bạn nhập một vị trí.

Cuộn xuống và "Lưu kênh".

Bước 2: Kênh ga AirCitizen.

Bây giờ, bạn có thể thấy một trang có 5 biểu đồ. Bằng cách nhấp vào biểu tượng bút chì, bạn có thể thay đổi các thuộc tính của biểu đồ.

Kết quả là hình thứ hai ở trên.

Tại bước này, các đồ thị đó là riêng tư. Bạn sẽ có thể đặt chúng ở chế độ công khai sau khi nhận được dữ liệu.

Bước 3: Sau khi cấu hình đồ thị của bạn. Chuyển đến tab "Khóa API". Xem phần yêu cầu API và chính xác hơn là trường đầu tiên, "Cập nhật nguồn cấp dữ liệu Kênh". Lưu ý KEY API.

Bạn sẽ có một cái gì đó như thế này:

TẢI

Bây giờ bạn có thể đi đến chương tiếp theo.

Bước 7: Giao tiếp giữa Mô-đun Sigfox và Nền tảng ThingSpeak

Để biết thông tin của bạn, hãy lưu ý rằng mỗi thẻ mô-đun Sigfox có một số duy nhất được ghi trên thẻ và một số PAC.

Để nhận dữ liệu trên ThingSpeak, bạn nên chuyển hướng chúng.

Datas đi từ trạm đến chương trình phụ trợ Sigfox và sẽ được chuyển hướng đến máy chủ ThingSpeak.

Xem hình đầu tiên ở trên để giải thích.

Bước 1: Chúng tôi sẽ không giải thích cách đăng ký trên Sigfox vì có nhiều bài hướng dẫn trên internet.

Tiếp tục chương trình phụ trợ Sigfox.

Nhấp vào "Loại thiết bị", sau đó nhấp vào dòng của bộ dụng cụ của bạn và chọn "Chỉnh sửa".

Bây giờ, hãy vào phần "Gọi lại" và nhấp vào "Mới", "Gọi lại tùy chỉnh".

Bước 2:

Bạn sẽ ở trang cấu hình:

Loại: DỮ LIỆU và UPLINK

Kênh: URL

Gửi bản sao: không có

Cấu hình trọng tải tùy chỉnh: Đặt nguồn dữ liệu và quyết định hình thức dữ liệu. Bạn nên viết như sau:

VarName:: Loại: NumberOfBits

Trong trường hợp này, chúng ta có 5 giá trị có tên là pm25, pm10, nhiệt độ, độ ẩm và NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 nhiệt độ:: int: 8 độ ẩm:: uint: 8 NO2:: uint: 8

Mẫu url: Đây là cú pháp. Sử dụng khóa API đã tìm thấy trước đó và chèn nó sau "api_key ="

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#tempentic}&field4={customData#humidity}&field5={customData#NO2}

Sử dụng phương thức HTTP: GET

Gửi SNI: BẬT

Tiêu đề: Không có

Nhấp ngay vào "Ok".

Lệnh gọi lại của bạn tới API ThingSpeak hiện đã được định cấu hình! (Hình đại diện ở hình thứ hai ở trên).

Bước 8: ThingSpeak - 2

Bây giờ, bạn có thể cầu kỳ hơn trong việc sửa đổi các giá trị tối thiểu và tối đa của các trục.

Nếu cần, hãy nhấp vào biểu trưng bút chì ở trên cùng bên phải của biểu đồ.

Giá trị điển hình:

Chiều 2, 5 & Chiều 10 = ug / m ^ 3

Nhiệt độ = ° C

Độ ẩm =%

Nitrogen Dioxide = ppm

Bạn sẽ có một cái gì đó giống như hai hình ảnh trên.

Bạn cũng có thể thêm một số tiện ích con khác như "Màn hình số" hoặc "Máy đo".

Cuối cùng, để đặt kênh của bạn ở chế độ công khai, hãy vào tab "Chia sẻ" và chọn "Chia sẻ chế độ xem kênh với mọi người".

Bước 9: Thưởng - ThingTweet và React

Tùy chọn: Tweet nếu một điều kiện được đáp ứng!

Bước 1: Tạo tài khoản twitter hoặc sử dụng tài khoản twitter cá nhân của bạn.

Đăng ký - Twitter

Bước 2: Trong Thingspeak, vào "Ứng dụng" rồi nhấp vào "ThingTweet".

Liên kết tài khoản twitter của bạn bằng cách nhấp vào "Liên kết tài khoản Twitter".

Bước 3: Bây giờ, quay trở lại "Ứng dụng" sau đó nhấp vào "Phản ứng".

Tạo một React mới bằng cách nhấp vào "New React".

Ví dụ như:

Tên phản ứng: Nhiệt độ trên 15 ° C

Loại điều kiện: Số

Tần suất kiểm tra: Chèn dữ liệu O n

Điều kiện, nếu kênh:

Trường: 3 (nhiệt độ)

Dấu hiệu: lớn hơn

Giá trị: 15

Hành động: ThingTweet

Sau đó tweet: Ồ! Nhiệt độ lớn hơn 15 ° C

sử dụng tài khoản Twitter:

Tùy chọn: Chạy hành động mỗi khi điều kiện được đáp ứng

Sau đó nhấp vào "Save React".

Bây giờ bạn sẽ tweet nếu điều kiện được đáp ứng và nhiều điều kiện khác có thể được cấu hình như tùy thuộc vào mức độ PM10.

Bước 10: Bây giờ đến lượt bạn

Cuối cùng, bây giờ bạn có tất cả các yếu tố để tái tạo Trạm AirCitizen của riêng bạn!

Video: Bạn có thể xem video nơi chúng tôi trình bày tác phẩm của mình.

Nền tảng ThingSpeak của chúng tôi: Trạm AirCitizenPolytech

--

Cám ơn vì sự quan tâm của bạn !

Nhóm AirCitizen Polytech

Bước 11: Tham khảo & Thư mục

https://www.sigfox.com/en

https://backend.sigfox.com/auth/login