AirCitizen - Nadgledanje kvalitete zraka: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Pozdrav svima

Danas ćemo vas naučiti kako reproducirati naš projekt: AirCitizen by AirCitizenPolytech tim!

--

Dolazi iz 'OpenAir -a / Što radiš?' Projekte, projekt AirCitizen ima za cilj omogućiti građanima aktivno procjenjivanje kvalitete njihovog neposrednog okruženja, a posebno zraka koji udišu, nudeći im:

Izgraditi

Ostvarite u "Fablabs" (digitalnim proizvodnim laboratorijima) prijenosne stanice za mjerenje okoliša koje integriraju različite jeftine senzore (npr. Temperaturu, vlagu, tlak, plin NOx, ozon ili čestice PM10 i PM2.5).

Mjera

Izvršite mjerenja na licu mjesta kako biste istaknuli prostorno-vremensku varijabilnost varijabli okoliša: s jedne strane, tijekom putujućih kampanja uz podršku geografa-klimatologa, a s druge strane, na različitim mjestima koja predstavljaju raznolikost okolišnih konteksta.

Udio

Doprinesite poboljšanju znanja dijeljenjem ovih mjerenja u bazi podataka o okolišu i na taj način omogućite online mapiranje onečišćenja zraka.

--

Koncept je stvoriti autonomnu stanicu koja može prikupljati podatke o okolišu i slati ih sa SigFox mrežom na nadzornu ploču.

Tako ćemo vam s jedne strane pokazati kako dizajnirati hardver, a s druge strane kako napraviti softverski dio.

Korak 1: Hardver

Evo komponenti koje smo odlučili koristiti za projektiranje stanice:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> Za više informacija

-HPMA115S0 -XXX (osjetnik čestica PM2.5 i PM10) -> Za više informacija

- SHT11 ili SHT10 ili STH15 ili DHT11 (temperatura i relativna vlažnost) -> Za više informacija

- MICS2714 (osjetnik NO2, osjetnik dušikovog dioksida) -> Za više informacija

- Solarni panel x2 (2W) -> Za više informacija

- Baterija LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Za više informacija

- Regulator LiPo Rider Pro (106990008) -> Za više informacija

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 licenca -> Za više informacija

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

- 1 kondenzator (100nF)

- 1 tranzistor (2N222).

! ! ! Morate ukloniti SB16 i SB18 s nukleo ploče stm32 kako biste spriječili smetnje između HPMA i SHT11!

U osnovi, morate spojiti komponente:

1. Paralelno zavarite solarne ploče.
2. Spojite ih na LiPo Rider Pro i spojite bateriju na LiPo Rider Pro.
3. Kao i gornju fotografiju, povežite sve elemente sa STM32. Priključite samo jedan osjetnik temperature i vlažnosti zraka, a ne 2! Ne zaboravite na otpornike, kondenzator i tranzistor.
4. Na kraju, spojite STM32 na LiPo Rider Pro pomoću USB kabela.

Sljedeći korak je alternativa ovom žičanom.

Korak 2: Hardver - PCB

Odlučili smo koristiti Autodesk Eagle za dizajn tiskane ploče (PCB).

Možete odabrati povezivanje DHT -a ili SHT -a. Odlučili smo dizajnirati dva otiska prsta za ova 2 senzora kako bismo promijenili senzor ako je potrebno.

U privitku možete preuzeti Eagle datoteke začeća kako biste ih lako napravili sami.

Za napajanje uređaja koristimo 5V pin stm32. U ovoj konfiguraciji napaja se samo jezgra stm32.

Tako možemo koristiti način dubokog mirovanja MCU -a koji osigurava nisku struju mirovanja. U stanju pripravnosti, cijela struja spavanja pada ispod XXµA.

Korak 3: LPWAN protokol: Sigfox komunikacija

Sigfox je LPWAN protokol koji je izradila francuska telekomunikacijska tvrtka - SIGFOX

Omogućuje povezivanje udaljenih uređaja pomoću tehnologije ultra uskog pojasa (UNB). Za većinu njih bit će potrebna samo niska propusnost za prijenos malih količina podataka. Mreže mogu obraditi samo približno 12 bajtova po poruci, a istovremeno ne više od 140 poruka po uređaju dnevno.

Za mnoge IOT aplikacije, tradicionalni sustavi mobilnih telefona suviše su složeni da dopuštaju rad s vrlo niskom potrošnjom energije i preskupi da bi bili izvedivi za mnoge male jeftine čvorove … Mreža i tehnologija SIGFOX usmjereni su na jeftine strojeve za obradu područja primjene gdje je potrebna široka pokrivenost područja.

Za AirCitizen, format otkrivenih podataka je jednostavan, a količina podataka točna za upotrebu Sigfoxa za prevođenje otkrivenih podataka sa senzora na našu IOT platformu - ThingSpeak.

U sljedećim koracima predstavit ćemo upotrebu Sigfoxa.

Korak 4: Konfiguracija softvera

Nakon realizacije našeg sklopa, prijeđimo na razvoj našeg mikrokontrolera STM32 F303K8.

Radi jednostavnosti, možete odabrati programiranje u Arduinu.

Korak 1: Ako još niste instalirali Arduino IDE, preuzmite ga i instalirajte s ove veze. Odaberite svoj ispravan operacijski sustav.

Veza: Preuzmite Arduino

Korak 2: Nakon instalacije Arduino IDE otvorite i preuzmite potrebne pakete za ploču STM32. To možete učiniti odabirom Datoteka -> Postavke.

Korak 3: Klikom na Postavke otvorit će se dolje prikazani dijaloški okvir. U dodatni tekstualni okvir URL upravitelja ploča zalijepite donju vezu:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

i pritisnite OK.

Korak 4: Sada idite na Alat -> Ploče -> Upravitelj ploče. Ovo će otvoriti dijaloški okvir Upravitelj ploča, potražiti “STM32 jezgre” i instalirati paket koji se pojavi (paket STMicrolectronics).

Korak 5: Nakon pakiranja instalacija je dovršena. Idite na Alati i pomaknite se prema dolje kako biste pronašli "Nucleo-32 series". Zatim provjerite je li varijanta "Nucleo F303K8" i promijenite način prijenosa na "STLink".

Korak 6: Sada povežite svoju ploču s računalom i provjerite na koji COM port je ploča povezana pomoću upravitelja uređaja. Zatim odaberite isti broj ulaza u Alati-> Port.

Sada ste spremni za programiranje vašeg STM32 F303K8 s Arduinom!

Korak 5: Programirajte svoj STM32

Nakon što je konfiguracija dovršena, morate programirati svoj mikro kontroler za prikupljanje i slanje podataka.

Korak 1: Provjerite utjecaj I/O i izmjerite vremensku oznaku u dijelu "Definiraj" koda.

Korak 2: Postavite gornji kod na stm32, otvorite serijski monitor i resetirajte uređaj. Na ekranu bi se trebala pojaviti naredba "AT", ako ne, provjerite I/O deklaraciju.

Možete steći uvid u vjerodostojnost svojih podataka konzultirajući francuske zakonske standarde u privitku.

Prijeđimo na konfiguraciju nadzorne ploče.

Korak 6: ThingSpeak - 1

Prije nego konfigurirate kako preusmjeriti podatke s naše postaje na ThingSpeak platformu morate stvoriti ThingSpeak račun.

Prijavite se: ThingSpeak web stranica

Korak 1: Sada kliknite na "Novi kanal". Ovo će otvoriti obrazac. Unesite naziv i opis (ako je potrebno).

Napravite 5 polja:

• Polje 1: pm2, 5
• Polje 2: pm10
• Polje 3: temperatura
• Polje 4: vlaga
• Polje 5: NO2

Ti naslovi neće biti naslovi naših ljestvica.

Ako vam treba primjer, pogledajte gornju fotografiju.

Ne morate popuniti više polja, ali bi moglo biti zanimljivo ako unesete lokaciju.

Pomaknite se prema dolje i "Spremi kanal".

Korak 2: Kanal postaje AirCitizen.

Sada možete vidjeti stranicu s 5 grafikona. Klikom na simbol olovke možete promijeniti svojstva grafikona.

Rezultat je druga gornja slika.

U ovom koraku ti su grafikoni privatni. Moći ćete ih učiniti javnim nakon primitka podataka.

Korak 3: Nakon konfiguracije vaših grafikona. Idite na karticu "API ključevi". Pogledajte dio zahtjeva za API -jem, točnije prvo polje, "Ažuriraj feed kanala". Zapamtite API KLJUČ.

Imat ćete nešto ovako:

DOBITE

Sada možete prijeći na sljedeće poglavlje.

Korak 7: Komunikacija između Sigfox modula i ThingSpeak platforme

Za vašu informaciju, imajte na umu da svaka kartica modula Sigfox ima jedinstveni broj upisan na kartici i PAC broj.

Da biste primili podatke na ThingSpeak, trebali biste ih preusmjeriti.

Podaci idu sa postaje na pozadinu Sigfoxa i bit će preusmjereni na poslužitelj ThingSpeak.

Za objašnjenja pogledajte prvu gornju sliku.

Korak 1: Nećemo vam objašnjavati kako se registrirati na Sigfox zbog mnogih vodiča na internetu.

Idite na Sigfox Backend.

Kliknite na "Vrsta uređaja", zatim kliknite na liniju svog kompleta i odaberite "Uredi".

Sada idite u odjeljak "Povratni pozivi" i kliknite na "Novo", "Prilagođeni povratni poziv".

Korak 2:

Trebali biste biti na stranici za konfiguraciju:

Vrsta: PODACI i UPLINK

Kanal: URL

Pošalji duplikat: nema

Prilagođena konfiguracija korisnog tereta: Postavite izvor podataka i odlučite o obrascu podataka. Trebali biste napisati ovako:

VarName:: Vrsta: NumberOfBits

U ovom slučaju imamo 5 vrijednosti pod nazivom pm25, pm10, temperatura, vlažnost i NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 temperatura:: int: 8 vlažnost:: uint: 8 NO2:: uint: 8

Url uzorak: Ovo je sintaksa. Upotrijebite prethodno pronađeni API ključ i umetnite ga nakon "api_key ="

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

Koristi HTTP metodu: GET

Pošaljite SNI: ON

Zaglavlja: Nema

Kliknite sada na "OK".

Vaš povratni poziv API -ju ThingSpeak sada je konfiguriran! (Prikaz na drugoj gornjoj slici).

Korak 8: ThingSpeak - 2

Sada možete biti izbirljiviji u mijenjanju minimalnih i maksimalnih vrijednosti osi.

Ako je potrebno, kliknite logotip olovke u gornjem desnom kutu grafikona.

Uobičajene vrijednosti:

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

Temperatura = ° C

Vlažnost = %

Dušikov dioksid = ppm

Trebali biste imati nešto poput dvije gornje slike.

Također možete dodati neke druge widgete poput "Numeričkog zaslona" ili "Mjerača".

Na kraju, da biste svoj kanal učinili javnim, idite na karticu "Dijeljenje" i odaberite "Podijeli prikaz kanala sa svima".

Korak 9: Bonus - ThingTweet i reagirajte

Izborno: Tweet ako je uvjet ispunjen!

Korak 1: Izradite twitter račun ili upotrijebite svoj osobni twitter račun.

Prijavite se - Twitter

Korak 2: U Thingspeak -u idite u "Aplikacije", a zatim kliknite na "ThingTweet".

Povežite svoj Twitter račun klikom na "Poveži Twitter račun".

Korak 3: Sada se vratite u "Aplikacije", a zatim kliknite na "Reagiraj".

Kreirajte novi React klikom na "New React".

Primjerom:

Naziv reakcije: Temperatura iznad 15 ° C

Vrsta stanja: Numeričko

Učestalost ispitivanja: Umetanje podataka

Uvjet, ako kanal:

Polje: 3 (temperatura)

Znak: veći je od

Vrijednost: 15

Radnja: ThingTweet

Zatim tweet: Oh! Temperatura je veća od 15 ° C

koristeći Twitter račun:

Opcije: Pokreni radnju svaki put kada se ispuni uvjet

Zatim kliknite na "Spremi reakciju".

Sada ćete tvitati ako je uvjet ispunjen, a mnogi drugi uvjeti mogu se konfigurirati, ovisno o razini PM10.

Korak 10: Sada ste vi na redu

Konačno, sada imate sve elemente za reprodukciju vlastite stanice AirCitizen!

Video: Možete pogledati video na kojem predstavljamo naš rad.

Naša ThingSpeak platforma: AirCitizenPolytech stanica

--

Hvala vam na pažnji!

Tim AirCitizen Polytech

Korak 11: Reference i bibliografija

https://www.sigfox.com/en