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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Zdravo svima

Danas ćemo vas naučiti kako reproducirati naš projekt: AirCitizen od AirCitizenPolytech tima!

--

Dolazi iz 'OpenAir -a / Šta radiš?' Projekte, projekt AirCitizen ima za cilj omogućiti građanima da aktivno procjenjuju kvalitetu svog neposrednog okruženja, a posebno zrak koji udišu, nudeći im:

Build

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

Izmerite

Izvršite mjerenja na licu mjesta kako biste istakli 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.

Podijeli

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

--

Koncept je stvaranje autonomne stanice koja može prikupljati podatke o okruženju 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 (senzor čestica PM2.5 i PM10) -> Za više informacija

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

- MICS2714 (NO2 senzor, senzor 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, na ovaj način 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 senzor temperature i vlažnosti 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 ovoj žičnoj vezi.

Korak 2: Hardver - PCB

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

Možete izabrati 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 sami lako napravili.

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

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

Korak 3: LPWAN protokol: Sigfox komunikacija

Sigfox je LPWAN protokol koji je stvorila francuska telekomunikaciona kompanija - SIGFOX

Omogućava povezivanje udaljenih uređaja pomoću tehnologije ultra uskog pojasa (UNB). Za većinu njih bit će potrebna samo mala propusnost za prijenos malih količina podataka. Mreže mogu obraditi samo približno 12 bajtova po poruci i 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 … SIGFOX mreža i tehnologija usmjereni su na jeftinu mašinu 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 kola, pređimo na razvoj našeg STM32 F303K8 mikrokontrolera.

Radi jednostavnosti, možete odabrati programiranje u Arduinu.

Korak 1: Ako još niste instalirali Arduino IDE, preuzmite ga i instalirajte s ove veze. Odaberite pravi operativni sistem.

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 ćete dolje prikazani dijaloški okvir. U tekstualni okvir s dodatnim URL -om upravitelja ploča zalijepite donju vezu:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

i pritisnite OK.

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

Korak 5: Nakon paketa, instalacija je dovršena. Idite na Tools i pomaknite se prema dolje kako biste pronašli "Nucleo-32 series". Zatim provjerite je li varijanta "Nucleo F303K8" i promijenite način otpremanja u "STLink".

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

Sada ste spremni za programiranje vašeg STM32 F303K8 s Arduinom!

Korak 5: Programirajte svoj STM32

Nakon što je konfiguracija završena, 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 predstavu o vjerodostojnosti svojih podataka ako pogledate francuske zakonske standarde u prilogu.

Prijeđimo na konfiguraciju nadzorne ploče.

Korak 6: ThingSpeak - 1

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

Prijavite se: ThingSpeak web stranica

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

Kreirajte 5 polja:

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

Ovi naslovi neće biti naslovi naših top lista.

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 stanice AirCitizen.

Sada možete vidjeti stranicu sa 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". Zabilježite API KLJUČ.

Imat ćete ovako nešto:

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 sa modulom Sigfox ima jedinstveni broj upisan na kartici i PAC broj.

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

Podaci idu sa stanice na pozadinu Sigfoxa i bit će preusmjereni na server 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:

Tip: DATA i UPLINK

Kanal: URL

Pošalji duplikat: nema

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

VarName:: Tip: 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}&5

Koristi HTTP metodu: GET

Pošalji SNI: ON

Zaglavlja: Nema

Kliknite sada na "OK".

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

Korak 8: ThingSpeak - 2

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

Ako je potrebno, kliknite na logo 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.

Možete dodati i neke druge widgete poput "Numeričkog prikaza" 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

Opcionalno: Tweet ako je uvjet ispunjen!

Korak 1: Kreirajte Twitter nalog ili koristite svoj lični Twitter nalog.

Prijavite se - Twitter

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

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

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

Kreirajte novi React klikom na "New React".

Primjerom:

Naziv reakcije: Temperatura preko 15 ° C

Stanje Tip: Numerički

Učestalost testa: Umetanje podataka

Stanje, ako kanal:

Polje: 3 (temperatura)

Znak: veći je od

Vrijednost: 15

Radnja: ThingTweet

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

koristeći Twitter nalog:

Opcije: Pokreni radnju svaki put kada se ispune uvjeti

Zatim kliknite na "Save React".

Sada ćete tvitati ako je uvjet ispunjen i mnogi drugi uvjeti se mogu 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 u kojem predstavljamo naš rad.

Naša ThingSpeak platforma: AirCitizenPolytech Station

--

Hvala vam na pažnji !

Tim AirCitizen Polytech

Korak 11: Referenca i bibliografija

https://www.sigfox.com/en