Luftverschmutzungserkennung + Luftfilterung - Gunook

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

Die Schüler (Aristobulus Lam, Victor Sim, Nathan Rosenzweig und Declan Loges) der German Swiss International School arbeiteten mit den Mitarbeitern von MakerBay zusammen, um ein integriertes System zur Messung der Luftverschmutzung und der Luftfilterwirkung zu entwickeln. Mit diesem integrierten System können Sie gleichzeitig die Qualität der gefilterten und ungefilterten Luft überwachen. Die Daten werden in eine Effektivitätskennzahl umgerechnet und grafisch dargestellt. Dieses Projekt wird ab 15 Jahren empfohlen, obwohl jüngere Altersgruppen das Risiko eines Stromschlags und die Schwierigkeit der Programmierung berücksichtigen müssen.

Warum Sie dies tun sollten:

Nun, wir denken, dass es zwar sicherlich eine große Motivation gibt, Daten für die Überwachung der Luftverschmutzung bereitzustellen (die auf der Website von Smartcitizen ausführlich erklärt wird), aber wir glauben auch, dass es nichts für Ihre Gesundheit tut, wenn Sie wissen, wie viel Luftverschmutzung es um Sie herum gibt. Wir glauben, dass wir selbst handeln müssen und haben diese integrierten Sensoren und Luftfilter entwickelt.

Lieferungen

• Ein großes Stück Pappe
• 2x PC-Lüfter
• Mehrere Sorten von Luftfiltern
• 2 LED-Leuchten
• 2x Smartcitizen Starter Kits (hier kaufen)
• 2x Widerstände
• 1 elektrischer Schalter
• 1 Computer, auf dem Jupyter Notebook, Matplotlib und Python ausgeführt werden können
• Plus alle anderen Dekorationen, die Sie haben möchten !!!

Schritt 1: SCK-Sensor-Setup

Stellen Sie sicher, dass Sie Ihre beiden SCK-Sensoren haben. Wählen Sie den ersten aus und schließen Sie ihn an die Batterie oder an Ihren Computer an. Gehen Sie dann zur Setup-Site und befolgen Sie die Anweisungen. Machen Sie dasselbe für den anderen Sensor. Wenn Sie sie benennen müssen, nennen Sie sie A bzw. B für den ungefilterten und den gefilterten Luftsensor. Registrieren Sie danach beide im selben Konto und stellen Sie sicher, dass Sie sich in das Konto einloggen, um die Daten zu erhalten.

Überprüfen Sie, ob die Sensoren funktionieren, indem Sie zu dieser Plattform gehen und die Namen Ihrer Sensoren suchen. Stellen Sie sicher, dass jede Minute kontinuierlich Daten gepostet werden.

Schritt 2: Gehäusedesign

Verwenden Sie den oben genannten Karton und legen Sie ihn vor sich aus. Alle Messungen entsprechen unserem endgültigen Prototyp. Messen Sie auf einer Seite 12,5 cm aus und schneiden Sie den Karton durch. Legen Sie dann den Ventilator auf den Karton und beginnen Sie mit dem Ventilator, um den Karton zu rollen. Wenn Sie ein vollständiges Quadrat erstellt haben, markieren Sie den Punkt mit einem Marker. Verwenden Sie eine Schere, um quer zu schneiden. Wiederholen Sie dies für den anderen Lüfter.

Schritt 3: Strom an die Fans

Wir haben einen Schalter gemacht, der den Luftreiniger ein- und ausschaltet. Um zu erklären, wie der Schalter funktioniert, können Sie das Diagramm als Referenz verwenden. Ausgehend von der linken Seite des Diagramms haben wir einen 220-Volt-AC-DC-Wandler, der die Volt für eine sichere Verwendung auf 12 Volt reduziert. Ohne dieses Gerät ist der Strom aus einer Stromquelle für uns zu gefährlich. Nachdem die Voltzahl deutlich reduziert wurde, haben wir 2 Drähte, die mit 2 LED-Leuchten und dem Schalter verbunden sind. Sie müssen die Drähte an die LED-Leuchten löten, damit sie alle miteinander verbunden sind. Sobald der Stromkreis abgeschlossen ist und beide LED-Leuchten getestet wurden, verbinden Sie beide Drähte, einen positiven und einen negativen, mit dem Lüfter. Wenn die Einrichtung abgeschlossen ist, stecken Sie den Stecker in die Steckdose. Sobald Sie dies getan haben, sollte die 'Power on'-LED aufleuchten. Sobald Sie den Schalter umlegen, sollte die LED-Anzeige „Lüfter an“aufleuchten und der Lüfter sollte anfangen zu funktionieren.

Schritt 4: Codierung

Empfohlen für 15+

Dieses Programm wird von Victor Sim erstellt. Dieses Programm ermöglicht es, die Daten des Smart Citizen Sensors aus der Entwickler-API der Smart Citizen Website zu extrahieren und einen Effizienzwert zu berechnen. Das von mir verwendete Programm wird in Python 3 geschrieben. Den Code habe ich auf einem Jupyter Notebook auf einem Macbook Air mit Mac OS (Version 10.14.6) geschrieben.

Was Sie für dieses Programm benötigen: Matplotlib Numpy Pandas JSON CSV A Python 3 IDE

Schritt 1: Importieren der erforderlichen Bibliotheken Sie benötigen urllib.request, um den Zugriff auf die API anzufordern und die URL der API zu öffnen. Sie benötigen csv, um die Datei in eine leicht manipulierbare csv-Datei zu konvertieren. Sie benötigen JSON, um das JSON zu lesen, in das die API eingeht. Sie benötigen Pandas, um den Datenrahmen einfach zu analysieren. Die Matplotlib ist notwendig, damit die Daten in einem intuitiven Graphen dargestellt werden können.

Schritt 2: Zugriff auf die Smart-Citizen-API anfordern: Dieser Code fordert Daten von der API an. Aus Erfahrung ist es wichtig, die Header zu setzen, um die Anfrage zu beziehen, um eine Antwort zu erhalten. Die beiden angeforderten URLs sind so formatiert: Verweisen auf die Smart Citizen API, Abrufen von Informationen für die Geräte, Überprüfen der ID eines bestimmten Geräts, Verweisen auf die Sensor-ID von 87 (PM 2.5-Sensor) und Aufzeichnung von Daten jede Minute. Es fordert dann den Zugriff auf die API an.

Schritt 3: Öffnen und analysieren Sie die Daten:

Diese Zeilen lesen die Daten und setzen die Daten dann in einen „hübschen Druck“. Dadurch sind die Daten leicht lesbar und somit leichter zu beheben.

Schritt 4: Konvertieren der Daten in eine CSV-Datei: In diesen Codezeilen liest die Pandas-Bibliothek die Daten und konvertiert sie in ein leicht manipulierbares CSV-Formular. Die CSV-Datei wird dann unter der Variablen data_csv abgelegt.

Schritt 5: CSV-Daten verdaulich machen: Die Spalten der CSV heißen jetzt „ignore“für die unnötige Indexzeile, „time“für den Zeitpunkt der Aufzeichnung und „value“für die aufgezeichnete PM 2,5-Konzentration. Alle Schrägstriche und Werte werden entfernt, damit die Werte einfach im Diagramm dargestellt werden können.

Schritt 6: Ermitteln Sie den Mittelwert der Wertespalte:

Diese Zeilen ermitteln den Mittelwert der Wertespalte und fügen die Werte dann in eine Liste ein, um sie einfach darzustellen.

Schritt 7: Weitere Daten zum Vergleich erstellen: Wiederholen Sie den Code von Schritt 1 bis 6 für Sensor B zum Vergleichen

Schritt 8: Plotten der Daten:

Die Linie stellt die Mittelwerte beider Sensoren dar und zeigt die Differenz

Schritt 9: Ermittlung der Effizienz:

Die Effizienz kann durch den anfänglichen Mittelwert und den späteren Mittelwert berechnet und dann durch den anfänglichen Mittelwert geteilt werden. Das lässt sich dann prozentual berechnen.

COMPLETE: Sie sollten einen Prozentsatz und ein Diagramm als Ausgabe erhalten. Ihre Ausgabe sollte ungefähr wie in der Abbildung unten aussehen: