Airduino: Mobile Luftqualitätsüberwachung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Willkommen zu meinem Projekt Airduino. Mein Name ist Robbe Breens. Ich studiere Multimedia- und Kommunikationstechnologie bei Howest in Kortrijk, Belgien. Am Ende des zweiten Semesters müssen wir ein IoT-Gerät herstellen, was eine großartige Möglichkeit ist, alle zuvor erworbenen Entwicklungskompetenzen zusammenzubringen, um etwas Nützliches zu schaffen. Mein Projekt ist ein mobiler Luftqualitätsmonitor namens Airduino. Es misst die Feinstaubkonzentration in der Luft und berechnet daraus den AQI (Air Quality Index). Dieser AQI kann verwendet werden, um die Gesundheitsrisiken, die durch die gemessene Partikelkonzentration in der Luft verursacht werden, und die Maßnahmen zu bestimmen, die lokale Regierungen ergreifen sollten, um ihre Bürger vor diesen Gesundheitsrisiken zu schützen.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass das Gerät mobil ist. Derzeit gibt es in ganz Europa Tausende von statischen Geräten zur Überwachung der Luftqualität. Sie haben einen massiven Nachteil, da sie nicht verschoben werden können, sobald das Produkt online ist. Ein mobiles Gerät ermöglicht die Messung der Luftqualität an mehreren Orten und sogar während der Fahrt (Google Street View-Stil). Es unterstützt auch andere Funktionen, beispielsweise die Identifizierung kleiner lokaler Luftqualitätsprobleme (wie eine schlecht belüftete Straße). So viel Wert in einem kleinen Paket zu bieten, macht dieses Projekt so spannend.

Ich habe für dieses Projekt einen Arduino MKR GSM1400 verwendet. Es ist ein offizielles Arduino-Board mit einem u-blox-Modul, das 3G-Mobilfunkkommunikation ermöglicht. Airduino kann gesammelte Daten jederzeit und von überall auf einen Server übertragen. Außerdem ermöglicht ein GPS-Modul dem Gerät, sich selbst zu lokalisieren und die Messungen zu geolokalisieren.

Um die PM-Konzentration (Partikelmaterie) zu messen, habe ich einen optischen Sensoraufbau verwendet. Der Sensor und ein Lichtstrahl stehen schräg zueinander. Wenn Partikel vor dem Licht vorbeilaufen, wird ein Teil des Lichts in Richtung des Sensors reflektiert. Solange das Partikel Licht zum Sensor reflektiert, registriert der Sensor einen Impuls. Wenn sich die Luft mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, erlaubt uns die Länge dieses Pulses, den Durchmesser des Partikels abzuschätzen. Diese Art von Sensoren bietet eine ziemlich kostengünstige Möglichkeit, PM zu messen. Es ist auch wichtig zu beachten, dass ich zwei verschiedene Arten von PM messe; Partikel mit einem kleineren Durchmesser als 10 µm (PM10) und mit einem kleineren Durchmesser als 2,5 µm (PM2, 5). Der Grund für ihre Unterscheidung ist, dass mit kleiner werdender Partikelmasse die Gesundheitsrisiken größer werden. Kleinere Partikel dringen tiefer in die Lunge ein, was mehr Schaden anrichten kann. Eine hohe PM2,5-Konzentration erfordert daher mehr oder andere Maßnahmen als bei einer hohen PM10-Konzentration.

Ich zeige Ihnen Schritt für Schritt, wie ich dieses Gerät in diesem Instructables-Beitrag erstellt habe

Schritt 1: Sammeln der Teile

Als erstes müssen wir sicherstellen, dass wir alle Teile haben, die für die Erstellung dieses Projekts erforderlich sind. Unten finden Sie eine Liste aller Komponenten, die ich verwendet habe. Unter diesem Schritt können Sie auch eine detailliertere Liste aller Komponenten herunterladen.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega-ADK
• Raspberry Pi 3 + 16GB Micro-SD-Karte
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648-Transistor
• 2 x Pi-Lüfter
• 100 Ohm Widerstand
• Überbrückungskabel

• 3,7 V adafruit wiederaufladbarer Li-Po-Akku

• Dipol GSM-Antenne
• Passive GPS-Antenne

Insgesamt habe ich etwa 250 € für diese Teile ausgegeben. Es ist sicherlich nicht das billigste Projekt.

Schritt 2: Erstellen der Schaltung

Ich habe eine Leiterplatte (Leiterplatte) für dieses Projekt in Eagle entworfen. Sie können die Kerber-Dateien (Dateien, die Anweisungen für die Maschine enthalten, die die Leiterplatte erstellt) unter diesem Schritt herunterladen. Sie können diese Dateien dann an einen PCB-Hersteller senden. Ich kann JLCPCB wärmstens empfehlen. Wenn Sie Ihre Platinen erhalten, können Sie die Komponenten mithilfe des obigen Schaltplans leicht anlöten.

Schritt 3: Importieren der Datenbank

Jetzt ist es an der Zeit, die SQL-Datenbank zu erstellen, in der wir die gemessenen Daten speichern.

Ich werde unter diesem Schritt einen SQL-Dump hinzufügen. Sie müssen mysql auf dem Raspberry Pi installieren und dann den Dump importieren. Dadurch werden die Datenbank, Benutzer und Tabellen für Sie erstellt.

Sie können dies mit einem MySQL-Client tun. Ich kann MYSQL Workbench wärmstens empfehlen. Der Link hilft Ihnen, mysql zu installieren und den SQL-Dump zu importieren.

Schritt 4: Installieren des Codes

Sie können den Code auf meinem Github finden oder die Datei herunterladen, die diesem Schritt beigefügt ist.

Sie müssen:

installiere Apache auf dem Raspberry Pi und lege die Frontend-Dateien in den Root-Ordner. Die Schnittstelle ist dann in Ihrem lokalen Netzwerk erreichbar

• Installieren Sie alle Python-Pakete, die in die Back-End-App importiert werden. Sie können dann den Backend-Code mit Ihrem Python-Hauptinterpreter oder einem virtuellen ausführen.
• Portieren Sie den 5000-Port Ihres Himbeer-Pi, damit das Arduino mit dem Backend kommunizieren kann.
• Laden Sie den Arduino-Code auf die Arduinos hoch. Stellen Sie sicher, dass Sie die IP-Adressen und die Netzbetreiberinformationen Ihrer SIM-Karte ändern.

Schritt 5: Aufbau des Gehäuses

Für das Gehäuse ist das Wichtigste, dass es einen guten Luftstrom durch das Gerät ermöglicht. Dies ist selbstverständlich erforderlich, damit die im Gerät durchgeführten Messungen für die Luft außerhalb des Gerätes darstellbar sind. Da das Gerät für den Außenbereich gedacht ist, muss es auch regenfest sein.

Dazu habe ich Luftlöcher an der Unterseite des Gehäuses gemacht. Die Luftlöcher sind auch in einem anderen Fach von der Elektronik getrennt. Dies macht es so, dass das Wasser nach oben gehen muss (was es nicht kann), um die Elektronik zu erreichen. Ich habe die Löcher für den Arduino-USB-Anschluss mit Gummi geschützt. Damit sie sich bei Nichtgebrauch selbst abdichtet.