AirCitizen - نظارت بر کیفیت هوا: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

سلام به همه

امروز ، ما به شما نحوه تولید مجدد پروژه خود را آموزش می دهیم: AirCitizen bythe AirCitizenPolytech Team!

--

از "OpenAir / هوای شما چیست؟" پروژه ها ، پروژه AirCitizen با هدف کمک به شهروندان برای ارزیابی فعالانه کیفیت محیط نزدیک خود و به ویژه هوایی که تنفس می کنند ، از طریق:

ساختن

در "Fablabs" (آزمایشگاه های تولید دیجیتال) ایستگاه های قابل حمل اندازه گیری های محیطی را با حسگرهای مختلف کم هزینه (مانند دما ، رطوبت ، فشار ، گاز NOx ، ازن یا ذرات PM10 و PM2.5) پیاده سازی کنید.

اندازه گرفتن

اندازه گیری های درجا را انجام دهید تا تنوع مکانی-زمانی متغیرهای محیطی را برجسته کنید: از یک سو ، در طول کمپین های مسافرتی با حمایت جغرافیدانان و اقلیم شناسان ، و از سوی دیگر ، در مکان های مختلف که زمینه های متنوع محیطی را ارائه می دهند.

اشتراک گذاری

با به اشتراک گذاری این اندازه گیری ها در پایگاه داده زیست محیطی ، به ارتقای دانش کمک کنید و در نتیجه نقشه برداری آنلاین از آلودگی هوا را فعال کنید.

--

این ایده ایجاد ایستگاه مستقل است که می تواند داده های محیطی را جمع آوری کرده و آنها را با شبکه SigFox به داشبورد ارسال کند.

بنابراین ، از یک سو ، نحوه طراحی سخت افزار و از سوی دیگر نحوه انجام بخش نرم افزار را به شما نشان خواهیم داد.

مرحله 1: سخت افزار

در اینجا اجزایی است که تصمیم گرفتیم از آنها برای طراحی ایستگاه استفاده کنیم:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> برای اطلاعات بیشتر

-HPMA115S0 -XXX (سنسور ذرات PM2.5 و PM10) -> برای اطلاعات بیشتر

- SHT11 یا SHT10 یا STH15 یا DHT11 (دما و رطوبت نسبی) -> برای اطلاعات بیشتر

- MICS2714 (سنسور NO2 ، سنسور دی اکسید نیتروژن) -> برای اطلاعات بیشتر

- پنل خورشیدی x2 (2W) -> برای اطلاعات بیشتر

- باتری LiPo 3 ، 7 V 1050 mAh -> برای اطلاعات بیشتر

- تنظیم کننده LiPo Rider Pro (106990008) -> برای اطلاعات بیشتر

- مجوز BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 -> برای اطلاعات بیشتر

- 7 مقاومت (86 ، 6 ؛ 820 ؛ 1K ؛ 1K ؛ 4 ، 7K ؛ 10K ؛ 20K)

- 1 خازن (100nF)

- 1 ترانزیستور (2N222).

! ! ! برای جلوگیری از تداخل بین HPMA و SHT11 ، باید SB16 و SB18 را روی صفحه نوکلئو stm32 حذف کنید!

اساساً ، نحوه اتصال قطعات به این صورت است:

1. به طور موازی ، صفحات خورشیدی را جوش دهید.
2. آنها را به LiPo Rider Pro وصل کنید و همچنین باتری را به LiPo Rider Pro وصل کنید.
3. مانند عکس بالا ، همه عناصر را به STM32 وصل کنید. فقط یک سنسور دما و رطوبت را وصل کنید نه 2 عدد! مقاومت ها ، خازن و ترانزیستور را فراموش نکنید.
4. در نهایت ، STM32 را با کابل usb به LiPo Rider Pro وصل کنید.

مرحله بعدی جایگزینی برای این سیم است.

مرحله 2: سخت افزار - PCB

ما تصمیم گرفتیم از Autodesk Eagle برای طراحی برد مدار چاپی (PCB) استفاده کنیم.

شما می توانید اتصال DHT یا SHT را انتخاب کنید ، ما دو اثر انگشت را برای این 2 سنسور طراحی کردیم تا در صورت نیاز سنسور را تغییر دهیم.

در پیوست ، می توانید فایلهای مفهومی عقاب را بارگیری کنید تا بتوانید به راحتی آن را به تنهایی تهیه کنید.

ما از پین 5 ولت stm32 برای تامین دستگاه استفاده می کنیم. در این پیکربندی ، فقط هسته stm32 تغذیه می شود.

بنابراین ما می توانیم از حالت خواب عمیق MCU برای ارائه جریان خواب کم استفاده کنیم. در حالت آماده به کار ، کل جریان خواب به زیر XXµA می رسد.

مرحله 3: پروتکل LPWAN: ارتباط Sigfox

Sigfox یک پروتکل LPWAN است که توسط یک شرکت مخابراتی فرانسوی - SIGFOX ایجاد شده است

این دستگاه ها را قادر می سازد تا با استفاده از فناوری نوار فوق باریک (UNB) به یکدیگر متصل شوند. اکثر این موارد برای انتقال حجم کمی از داده ها به پهنای باند کم نیاز دارند. شبکه ها فقط قادرند تقریباً 12 بایت در هر پیام و درعین حال بیش از 140 پیام در هر دستگاه در روز را اداره کنند.

برای بسیاری از برنامه های کاربردی IOT ، سیستم های تلفن همراه سنتی بسیار پیچیده هستند که امکان عملکرد بسیار کم و بسیار پرهزینه را برای بسیاری از گره های کوچک کم هزینه فراهم می کنند … شبکه و فناوری SIGFOX به منظور دستگاه ارزان قیمت برای ماشینکاری طراحی شده است. مناطق کاربردی که نیاز به پوشش وسیع دارد.

برای AirCitizen ، قالب داده های تشخیص داده شده ساده است و میزان داده های صحیح برای استفاده از Sigfox برای ترجمه داده های شناسایی شده از حسگرها به پلت فرم IOT ما - ThingSpeak.

ما در مراحل زیر استفاده از Sigfox را معرفی می کنیم.

مرحله 4: پیکربندی نرم افزار

پس از تحقق مدار خود ، بیایید به توسعه میکروکنترلر STM32 F303K8 خود بپردازیم.

برای سادگی بیشتر ، می توانید برنامه نویسی در آردوینو را انتخاب کنید.

مرحله 1: اگر هنوز Arduino IDE را نصب نکرده اید ، آن را از این لینک بارگیری و نصب کنید. مطمئن شوید که سیستم عامل صحیح خود را انتخاب کرده اید.

لینک: دانلود آردوینو

مرحله 2: پس از نصب Arduino IDE بسته های مورد نیاز برای برد STM32 را باز کرده و بارگیری کنید. این را می توان با انتخاب File -> Preferences انجام داد.

مرحله 3: با کلیک بر روی تنظیمات ، کادر محاوره ای زیر نشان داده می شود. در کادر متنی آدرس Boards Manager URL پیوند زیر را جایگذاری کنید:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

و OK را فشار دهید.

مرحله 4: اکنون به Tool -> Boards -> Board Board بروید. با این کار کادر محاوره Boards manager باز می شود ، "STM32 Cores" را جستجو کرده و بسته ظاهر شده (بسته STMicrolectronics) را نصب می کنید.

مرحله 5: پس از بسته بندی ، نصب به پایان رسید. برای پیدا کردن "سری Nucleo-32" به Tools رفته و به پایین بروید. سپس مطمئن شوید که نوع "Nucleo F303K8" است و روش بارگذاری را به "STLink" تغییر دهید.

مرحله 6: اکنون ، برد خود را به رایانه وصل کنید و بررسی کنید که برد با استفاده از مدیر دستگاه به کدام پورت COM وصل شده است. سپس ، همان شماره پورت را در Tools-> Port انتخاب کنید.

شما اکنون آماده برنامه نویسی STM32 F303K8 خود با آردوینو هستید!

مرحله 5: STM32 خود را برنامه ریزی کنید

پس از انجام تنظیمات ، باید میکرو کنترلر خود را برای جمع آوری و ارسال داده ها برنامه ریزی کنید.

مرحله 1: تأثیر ورودی/خروجی را بررسی کرده و در قسمت "تعریف" کد ، زمان را اندازه گیری کنید.

مرحله 2: کد بالا را در stm32 بارگذاری کنید ، مانیتور سریال را باز کرده و دستگاه را ریست کنید. دستور "AT" باید روی صفحه ظاهر شود ، در غیر این صورت ، اعلامیه خروجی را بررسی کنید.

با مشورت با استانداردهای قوانین فرانسه در پیوست می توانید از صحت داده های خود ایده ای داشته باشید.

بیایید به پیکربندی داشبورد برویم.

مرحله 6: ThingSpeak - 1

قبل از پیکربندی نحوه هدایت داده ها از ایستگاه ما به پلت فرم ThingSpeak ، باید یک حساب ThingSpeak ایجاد کنید.

ثبت نام: وب سایت ThingSpeak

مرحله 1: اکنون روی "New Channel" کلیک کنید. با این کار یک فرم باز می شود. نام و توضیحات (در صورت نیاز) را وارد کنید.

ایجاد 5 فیلد:

• زمینه 1: pm2 ، 5
• زمینه 2: pm10
• زمینه 3: دما
• زمینه 4: رطوبت
• زمینه 5: NO2

این عناوین عنوان نمودارهای ما نخواهد بود.

اگر به مثال نیاز دارید ، عکس بالا را ببینید.

نیازی به تکمیل فیلدهای بیشتر ندارید اما اگر مکانی را وارد کنید می تواند جالب باشد.

به پایین بروید و "ذخیره کانال" را ذخیره کنید.

مرحله 2: کانال ایستگاه AirCitizen.

اکنون می توانید صفحه ای با 5 نمودار مشاهده کنید. با کلیک روی نماد مداد می توانید ویژگی های یک نمودار را تغییر دهید.

نتیجه تصویر دوم در بالا است.

در این مرحله ، آن نمودارها خصوصی هستند. پس از دریافت اطلاعات می توانید آنها را عمومی کنید.

مرحله 3: پس از پیکربندی نمودارهای خود. به برگه "کلیدهای API" بروید. به قسمت درخواست API و دقیقتر اولین فیلد ، "Update a feed feed" (نگاه کنید به کانال) نگاه کنید. به کلید API توجه کنید.

شما چیزی شبیه به این خواهید داشت:

دریافت

اکنون می توانید به فصل بعدی بروید.

مرحله 7: ارتباط بین ماژول Sigfox و بستر ThingSpeak

برای اطلاع شما ، توجه داشته باشید که هر کارت ماژول Sigfox دارای یک شماره منحصر به فرد است که روی کارت نوشته شده است و یک شماره PAC.

برای دریافت داده ها در ThingSpeak ، باید آنها را تغییر مسیر دهید.

داده ها از ایستگاه به پشتیبان Sigfox می روند و به سرور ThingSpeak هدایت می شوند.

برای توضیحات به اولین تصویر بالا مراجعه کنید.

مرحله 1: ما نحوه ثبت نام در Sigfox را به دلیل آموزش های زیادی که در اینترنت وجود دارد توضیح نمی دهیم.

به Sigfox Backend بروید.

روی "نوع دستگاه" کلیک کنید ، سپس روی خط کیت خود کلیک کرده و "ویرایش" را انتخاب کنید.

اکنون ، به بخش "Callbacks" بروید و روی "New" ، "Custom Callback" کلیک کنید.

گام 2:

شما باید در صفحه پیکربندی باشید:

نوع: DATA و UPLINK

کانال: آدرس اینترنتی

ارسال تکراری: هیچ

پیکربندی بار سفارشی: منبع داده را تنظیم کرده و فرم داده را تعیین کنید. شما باید مانند این بنویسید:

VarName:: نوع: NumberOfBits

در این مورد ، ما 5 مقدار به نام های pm25 ، pm10 ، دما ، رطوبت و NO2 داریم.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 دما:: int: 8 رطوبت:: uint: 8 NO2:: uint: 8

الگوی آدرس: این نحو است. از کلید API قبلاً پیدا شده استفاده کنید و بعد از "api_key =" آن را وارد کنید

api.thingspeak.com/update؟api_key=XXXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#hum}>

از روش HTTP استفاده کنید: GET

ارسال SNI: روشن

سرفصل ها: ندارد

اکنون روی "Ok" کلیک کنید.

تماس شما به API ThingSpeak اکنون پیکربندی شده است! (نمایش در تصویر دوم بالا).

مرحله 8: ThingSpeak - 2

اکنون ، می توانید در تغییر حداقل و حداکثر مقادیر محورها ، انتخابی تر باشید.

در صورت لزوم ، روی لوگوی مداد در سمت راست بالای نمودار کلیک کنید.

مقادیر معمولی:

PM 2 ، 5 و PM 10 = ug/m^3

دما = ° C

رطوبت =٪

دی اکسید نیتروژن = ppm

شما باید چیزی شبیه به دو تصویر بالا داشته باشید.

همچنین می توانید چند ابزارک دیگر مانند "نمایش عددی" یا "اندازه گیری" اضافه کنید.

در نهایت ، برای عمومی شدن کانال خود ، به برگه "اشتراک گذاری" بروید و "اشتراک نمای کانال با همه" را انتخاب کنید.

مرحله 9: پاداش - ThingTweet و React

اختیاری: در صورت برآورده شدن شرط ، توییت کنید!

مرحله 1: یک حساب توییتری ایجاد کنید یا از حساب شخصی توییتر خود استفاده کنید.

ثبت نام - توییتر

مرحله 2: در Thingspeak ، به "Apps" بروید و روی "ThingTweet" کلیک کنید.

با کلیک بر روی "پیوند حساب Twitter" ، حساب توییتر خود را پیوند دهید.

مرحله 3: اکنون ، به "Apps" برگردید و روی "React" کلیک کنید.

با کلیک بر روی "New React" یک React جدید ایجاد کنید.

با مثال:

نام واکنش: دمای بالای 15 درجه سانتی گراد

نوع شرایط: عددی

فرکانس تست: درج داده ها

وضعیت ، اگر کانال:

زمینه: 3 (دما)

علامت: بزرگتر از

ارزش: 15

اقدام: ThingTweet

سپس توییت کنید: اوه! دما بیشتر از 15 درجه سانتی گراد است

با استفاده از حساب توییتر:

گزینه ها: هر بار که شرط برآورده شد ، عمل را اجرا کنید

سپس بر روی "Save React" کلیک کنید.

در صورت برآورده شدن شرایط و بسیاری از شرایط دیگر مانند بسته به سطح PM10 ، می توانید توییت کنید.

مرحله 10: اکنون نوبت شماست

سرانجام ، شما اکنون همه عناصر را برای بازسازی ایستگاه AirCitizen خود دارید!

ویدئو: می توانید ویدئویی را مشاهده کنید که در آن کار خود را ارائه می دهیم.

پلت فرم ThingSpeak ما: ایستگاه AirCitizenPolytech

--

با تشکر از توجه شما !

تیم AirCitizen Polytech

مرحله 11: مرجع و کتابشناسی

https://www.sigfox.com/fa