AirCitizen - spremljanje kakovosti zraka: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Zdravo vsi

Danes vas bomo naučili, kako ponoviti naš projekt: AirCitizen by AirCitizenPolytech Team!

--

Prihaja iz programa 'OpenAir / Kakšen je vaš zrak?' Projekti AirCitizen želijo državljanom omogočiti aktivno ocenjevanje kakovosti njihovega neposrednega okolja in zlasti zraka, ki ga dihajo, tako da jim ponudijo:

Zgradite

Uresničite v "Fablabs" (digitalnih proizvodnih laboratorijih) prenosne postaje okoljskih meritev, ki vključujejo različne poceni senzorje (npr. Temperaturo, vlažnost, tlak, plin NOx, ozon ali delce PM10 in PM2,5).

Izmerite

Izvedite meritve in situ, da poudarite prostorsko-časovno variabilnost okoljskih spremenljivk: na eni strani med potujočimi kampanjami s podporo geografov-klimatologov in na drugi strani na različnih mestih, ki predstavljajo raznolik okoljski kontekst.

Deliti

Prispevajte k izboljšanju znanja z delitvijo teh meritev v okoljsko bazo podatkov in tako omogočite spletno kartiranje onesnaženosti zraka.

--

Koncept je ustvariti avtonomno postajo, ki lahko zbira podatke o okolju in jih z omrežjem SigFox pošlje na nadzorno ploščo.

Tako vam bomo na eni strani pokazali, kako oblikovati strojno opremo, na drugi strani pa programski del.

1. korak: Strojna oprema

Tu so komponente, ki smo se jih odločili uporabiti za oblikovanje postaje:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> Za več informacij

-HPMA115S0 -XXX (senzor delcev PM2.5 in PM10) -> Za več informacij

- SHT11 ali SHT10 ali STH15 ali DHT11 (temperatura in relativna vlažnost) -> Za več informacij

- MICS2714 (senzor NO2, senzor dušikovega dioksida) -> Za več informacij

- Sončna plošča x2 (2W) -> Za več informacij

- Baterija LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Za več informacij

- Regulator LiPo Rider Pro (106990008) -> Za več informacij

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 licenca -> Za več informacij

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

- 1 kondenzator (100 nF)

- 1 tranzistor (2N222).

! ! ! SB16 in SB18 morate odstraniti z nukleo plošče stm32, da preprečite motnje med HPMA in SHT11! !

V bistvu morate komponente povezati tako:

1. Vzporedno varite sončne celice.
2. Priključite jih na LiPo Rider Pro in na LiPo Rider Pro priključite tudi baterijo.
3. Tako kot na zgornji fotografiji povežite vse elemente s STM32. Priključite samo en senzor temperature in vlažnosti, ne 2! Ne pozabite na upore, kondenzator in tranzistor.
4. Nazadnje, priključite STM32 na LiPo Rider Pro z USB kablom.

Naslednji korak je alternativa temu žičnemu.

2. korak: Strojna oprema - PCB

Za oblikovanje tiskanega vezja (PCB) smo se odločili uporabiti Autodesk Eagle.

Lahko se odločite za povezavo DHT ali SHT, za ta dva senzorja smo se odločili oblikovati dva prstna odtisa, da jih po potrebi spremenimo.

V priponki lahko prenesete datoteke spočetja Eagle, tako da jih lahko preprosto naredite sami.

Za napajanje naprave uporabljamo 5V pin stm32. V tej konfiguraciji se napaja samo jedro stm32.

Tako lahko uporabimo način globokega spanja MCU, ki zagotavlja nizek tok spanja. V stanju pripravljenosti celoten spalni tok pade pod XXµA.

3. korak: Protokol LPWAN: komunikacija Sigfox

Sigfox je protokol LPWAN, ki ga je ustvarilo francosko telekomunikacijsko podjetje - SIGFOX

Omogoča povezovanje oddaljenih naprav s tehnologijo ultra ozkega pasu (UNB). Za večino teh bo za prenos majhnih količin podatkov potrebna le nizka pasovna širina. Omrežja lahko obdelujejo le približno 12 bajtov na sporočilo in hkrati največ 140 sporočil na napravo na dan.

Za mnoge aplikacije IOT so tradicionalni sistemi mobilnih telefonov preveč zapleteni, da bi omogočili zelo nizko porabo energije, in predragi, da bi bili izvedljivi za številna majhna nizkocenovna vozlišča … Omrežje in tehnologija SIGFOX sta namenjena nizkocenovnemu stroju za stroj področja uporabe, kjer je potrebna široka pokritost.

Za AirCitizen je oblika zaznanih podatkov preprosta in količina podatkov pravilna za uporabo Sigfoxa za prevajanje zaznanih podatkov s senzorjev na našo platformo IOT - ThingSpeak.

V naslednjih korakih bomo predstavili uporabo Sigfoxa.

4. korak: Konfiguracija programske opreme

Po uresničitvi našega vezja preidimo na razvoj našega mikrokrmilnika STM32 F303K8.

Za večjo preprostost se lahko odločite za programiranje v Arduinu.

1. korak: Če še niste namestili Arduino IDE, ga prenesite in namestite s te povezave. Prepričajte se, da ste izbrali pravi operacijski sistem.

Povezava: Prenesite Arduino

2. korak: Po namestitvi Arduino IDE odprite in prenesite potrebne pakete za ploščo STM32. To lahko storite tako, da izberete Datoteka -> Nastavitve.

3. korak: S klikom na Nastavitve se odpre spodaj prikazano pogovorno okno. V dodatno besedilno polje URL upravitelja plošč prilepite spodnjo povezavo:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

in pritisnite OK.

4. korak: Zdaj pojdite na Orodje -> Plošče -> Upravitelj plošče. S tem se odpre pogovorno okno Upravitelj plošč, poišče se »STM32 jedra« in namesti paket, ki se prikaže (paket STMicrolectronics).

5. korak: Ko je paket končan, je namestitev končana. Pojdite na Orodja in se pomaknite navzdol, da poiščete »serijo Nucleo-32«. Nato se prepričajte, da je različica "Nucleo F303K8" in spremenite način nalaganja v "STLink".

Korak 6: Zdaj povežite svojo ploščo z računalnikom in preverite, na katera vrata COM je plošča povezana z upraviteljem naprav. Nato izberite isto številko vrat v Orodja-> Vrata.

Zdaj ste pripravljeni za programiranje vašega STM32 F303K8 z Arduinom!

5. korak: Programirajte svoj STM32

Ko je konfiguracija končana, morate mikro krmilnik programirati za zbiranje in pošiljanje podatkov.

1. korak: Preverite vpliv V/I in izmerite časovni žig v delu "Definiraj" kode.

2. korak: Zgornjo kodo naložite v stm32, odprite serijski monitor in ponastavite napravo. Na zaslonu bi se moral pojaviti ukaz "AT". Če ne, preverite V/I izjavo.

O verodostojnosti svojih podatkov si lahko predstavljate, če pogledate priložene standarde francoske zakonodaje.

Preidimo na konfiguracijo armaturne plošče.

6. korak: ThingSpeak - 1

Preden konfigurirate, kako preusmeriti podatke z naše postaje na platformo ThingSpeak, morate ustvariti račun ThingSpeak.

Prijavite se: Spletno mesto ThingSpeak

1. korak: Zdaj kliknite »Nov kanal«. S tem se odpre obrazec. Vnesite ime in opis (če je potrebno).

Ustvari 5 polj:

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

Ti naslovi ne bodo naslovi naših lestvic.

Če potrebujete primer, glejte zgornjo fotografijo.

Ni vam treba izpolniti več polj, vendar bi lahko bilo zanimivo, če vnesete lokacijo.

Pomaknite se navzdol in izberite "Shrani kanal".

2. korak: postaja AirCitizen Channel.

Zdaj lahko vidite stran s 5 grafikoni. S klikom na simbol svinčnika lahko spremenite lastnosti grafa.

Rezultat je druga zgornja slika.

Na tem koraku so ti grafi zasebni. Ko bodo podatki prejeti, jih boste lahko objavili.

3. korak: Po konfiguraciji vaših grafov. Pojdite na zavihek "Ključi API". Oglejte si del zahteve za API in natančneje prvo polje "Posodobi vir kanala". Upoštevajte API KLJUČ.

Imeli boste nekaj takega:

PRIDOBITE

Zdaj lahko preidete na naslednje poglavje.

7. korak: Komunikacija med modulom Sigfox in platformo ThingSpeak

V vednost upoštevajte, da ima vsaka kartica modula Sigfox edinstveno številko, zapisano na kartici, in številko PAC.

Če želite prejeti podatke na ThingSpeak, jih morate preusmeriti.

Podatki gredo od postaje do zaledja Sigfox in bodo preusmerjeni na strežnik ThingSpeak.

Za pojasnila si oglejte prvo zgornjo sliko.

1. korak: Zaradi številnih vadnic na internetu ne bomo razlagali, kako se registrirati na Sigfox.

Pojdite na Sigfox Backend.

Kliknite "Vrsta naprave", nato kliknite vrstico kompleta in izberite "Uredi".

Zdaj pojdite v razdelek "Povratni klici" in kliknite "Novo", "Povratni klic po meri".

2. korak:

Morali bi biti na konfiguracijski strani:

Vrsta: DATA in UPLINK

Kanal: URL

Pošlji dvojnik: brez

Konfiguracija tovora po meri: nastavite vir podatkov in se odločite za obrazec podatkov. Moral bi napisati tako:

VarName:: Vrsta: NumberOfBits

V tem primeru imamo 5 vrednosti z imenom pm25, pm10, temperatura, vlaga in NO2.

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

Url vzorec: To je sintaksa. Uporabite prej najdeni ključ API in ga vstavite za "api_key ="

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

Uporabi metodo HTTP: GET

Pošlji SNI: ON

Glave: Brez

Kliknite zdaj na "V redu".

Vaš povratni klic API -ju ThingSpeak je zdaj konfiguriran! (Predstavitev na drugi sliki zgoraj).

8. korak: ThingSpeak - 2

Zdaj ste lahko bolj izbirčni pri spreminjanju minimalnih in največjih vrednosti osi.

Po potrebi kliknite logotip svinčnika v zgornjem desnem kotu grafa.

Tipične vrednosti:

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

Temperatura = ° C

Vlažnost = %

Dušikov dioksid = ppm

Morali bi imeti nekaj takega kot zgornji sliki.

Dodate lahko tudi nekatere druge pripomočke, kot sta "Numeric Display" ali "Gauge".

Nazadnje, če želite, da je vaš kanal javen, pojdite na zavihek »Skupna raba« in izberite »Skupna raba pogleda kanala« z vsemi ».

9. korak: Bonus - ThingTweet in React

Izbirno: Tweet, če je pogoj izpolnjen!

1. korak: Ustvarite račun za Twitter ali uporabite svoj osebni račun za Twitter.

Prijavite se - Twitter

2. korak: V Thingspeak pojdite v "Aplikacije" in kliknite na "ThingTweet".

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

3. korak: Zdaj se vrnite v »Aplikacije« in kliknite »Reagiraj«.

Ustvarite nov React s klikom na "New React".

Z zgledom:

Ime reakcije: Temperatura nad 15 ° C

Vrsta pogoja: numerična

Pogostost preskusa: Vstavljanje podatkov

Pogoj, če kanal:

Polje: 3 (temperatura)

Znak: je večji od

Vrednost: 15

Ukrep: ThingTweet

Nato tweet: Oh! Temperatura je višja od 15 ° C

z uporabo računa Twitter:

Možnosti: Zaženi dejanje vsakič, ko je izpolnjen pogoj

Nato kliknite »Shrani reakcijo«.

Zdaj boste tvitnili, če je pogoj izpolnjen in je mogoče konfigurirati številne druge pogoje, na primer glede na raven PM10.

10. korak: Zdaj ste na vrsti

Končno imate zdaj vse elemente za reprodukcijo lastne postaje AirCitizen!

Video: Ogledate si lahko video, kjer predstavljamo svoje delo.

Naša platforma ThingSpeak: postaja AirCitizenPolytech

--

Hvala za vašo pozornost !

Ekipa AirCitizen Polytech

11. korak: Reference in bibliografija

https://www.sigfox.com/en

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