AirCitizen - Ilmanlaadun valvonta: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Hei kaikki

Tänään opetamme sinulle, kuinka toistaa projektimme: AirCitizenPolytech -tiimin AirCitizen!

--

OpenAir / Mikä ilma on? AirCitizen -hankkeen tavoitteena on antaa kansalaisille mahdollisuus aktiivisesti arvioida lähiympäristönsä laatua ja erityisesti hengitettävää ilmaa tarjoamalla heille:

Rakentaa

Toteuta "Fablabs" (digitaaliset valmistuslaboratoriot) kannettavat ympäristömittaukset, jotka sisältävät erilaisia edullisia antureita (esim. Lämpötila, kosteus, paine, NOx-kaasu, otsoni tai hiukkaset PM10 ja PM2.5).

Mitata

Suorita in situ -mittauksia korostaaksesi ympäristömuuttujien tilapäistä vaihtelua: toisaalta kiertävien kampanjoiden aikana maantieteilijöiden ja ilmastotieteilijöiden tuella ja toisaalta eri paikoissa, joissa esiintyy monimuotoisia ympäristöolosuhteita.

Jaa

Osallistu tietämyksen parantamiseen jakamalla nämä mittaukset ympäristötietokantaan ja mahdollistamalla siten ilmansaasteiden online -kartoitus.

--

Ideana on luoda itsenäinen asema, joka voi kerätä ympäristötietoja ja lähettää ne SigFox -verkon kanssa kojelautaan.

Joten toisaalta näytämme sinulle, kuinka suunnitella laitteisto ja toisaalta kuinka tehdä ohjelmisto -osa.

Vaihe 1: Laitteisto

Tässä ovat komponentit, joita päätimme käyttää aseman suunnittelussa:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> Lisätietoja

-HPMA115S0 -XXX (hiukkasanturi PM2.5 ja PM10) -> Lisätietoja

- SHT11 tai SHT10 tai STH15 tai DHT11 (lämpötila ja suhteellinen kosteus) -> Lisätietoja

- MICS2714 (NO2 -anturi, typpidioksidianturi) -> Lisätietoja

- Aurinkopaneeli x2 (2W) -> Lisätietoja

- Akku LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Lisätietoja

- Säädin LiPo Rider Pro (106990008) -> Lisätietoja

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 -lisenssi -> Lisätietoja

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

- 1 kondensaattori (100 nF)

- 1 transistori (2N222).

! ! ! Sinun on poistettava SB16 ja SB18 stm32 -nukleokortilta estääksesi häiriöt HPMA: n ja SHT11: n välillä!

Periaatteessa komponentit on liitettävä seuraavasti:

1. Hitsaa rinnakkain aurinkopaneelit.
2. Liitä ne LiPo Rider Pro -laitteeseen ja liitä myös akku LiPo Rider Pro -laitteeseen.
3. Liitä kaikki elementit STM32 -laitteeseen, kuten yllä olevassa kuvassa. Liitä vain yksi lämpötila- ja kosteusanturi, ei 2! Älä unohda vastuksia, kondensaattoria ja transistoria.
4. Liitä lopuksi STM32 LiPo Rider Pro -laitteeseen USB -kaapelilla.

Seuraava vaihe on vaihtoehto tälle langalliselle.

Vaihe 2: Laitteisto - PCB

Päätimme käyttää Autodesk Eaglea piirilevyn (PCB) suunnittelussa.

Voit liittää joko DHT: n tai SHT: n. Päätimme suunnitella kaksi sormenjälkeä näille 2 anturille vaihtaaksemme anturin tarvittaessa.

Liitteenä voit ladata Eagle -konseptitiedostot, jotta voit tehdä sen helposti itse.

Käytämme laitteen toimittamiseen stm32: n 5 V: n napaa. Tässä kokoonpanossa vain stm32 -ydin saa virtaa.

Siten voimme käyttää MCU: n syvää lepotilaa, joka tarjoaa alhaisen univirran. Valmiustilassa koko lepovirta laskee alle XXµA.

Vaihe 3: LPWAN -protokolla: Sigfox -tiedonsiirto

Sigfox on ranskalaisen teleyrityksen SIGFOXin luoma LPWAN -protokolla

Sen avulla etälaitteet voivat muodostaa yhteyden erittäin kapeakaistaisella (UNB) tekniikalla. Useimmat näistä vaativat vain pienen kaistanleveyden siirtääkseen pieniä määriä dataa. Verkot pystyvät käsittelemään vain noin 12 tavua viestiä kohden ja samaan aikaan enintään 140 viestiä laitetta kohti päivässä.

Monille IOT-sovelluksille perinteiset matkapuhelinjärjestelmät ovat liian monimutkaisia, jotta ne voivat käyttää erittäin vähän virtaa, ja liian kalliita, jotta ne olisivat mahdollisia monille pienille edullisille solmuille … SIGFOX-verkko ja -teknologia on tarkoitettu edulliseen koneesta koneeseen sovellusalueille, joilla tarvitaan laajaa peittoa.

AirCitizenille havaittujen tietojen muoto on yksinkertainen ja tietomäärä oikea, jotta Sigfoxia voidaan käyttää anturista havaittujen tietojen kääntämiseen IOT -alustallemme - ThingSpeak.

Esittelemme Sigfoxin käytön seuraavissa vaiheissa.

Vaihe 4: Ohjelmiston määritys

Piirimme toteutumisen jälkeen siirrytään STM32 F303K8 -mikro -ohjaimen kehittämiseen.

Yksinkertaisuuden vuoksi voit valita ohjelmoinnin Arduinossa.

Vaihe 1: Jos et ole vielä asentanut Arduino IDE: tä, lataa ja asenna se tästä linkistä. Varmista, että valitset oikean käyttöjärjestelmän.

Linkki: Lataa Arduino

Vaihe 2: Arduino IDE: n asentamisen jälkeen avaa ja lataa tarvittavat paketit STM32 -kortille. Tämä voidaan tehdä valitsemalla Tiedosto -> Asetukset.

Vaihe 3: Napsauttamalla Asetukset avaa alla olevan valintaikkunan. Liitä Boards Managerin URL -osoitteen lisätekstikenttään alla oleva linkki:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

ja paina OK.

Vaihe 4: Siirry nyt kohtaan Työkalu -> Taulut -> Hallituksen johtaja. Tämä avaa Boards manager -valintaikkunan, etsi "STM32 Coreres" ja asenna näkyviin tuleva paketti (STMicrolectronics -paketti).

Vaihe 5: Paketin jälkeen asennus on valmis. Siirry kohtaan Työkalut ja vieritä alaspäin löytääksesi "Nucleo-32-sarja". Varmista sitten, että variantti on "Nucleo F303K8", ja vaihda lähetystapaksi "STLink".

Vaihe 6: Liitä korttisi tietokoneeseen ja tarkista laitehallinnan avulla, mihin COM -porttiin kortti on liitetty. Valitse sitten sama portin numero Työkalut-> Portti.

Olet nyt valmis ohjelmoimaan STM32 F303K8 Arduinolla!

Vaihe 5: Ohjelmoi STM32

Kun määritykset on tehty, sinun on ohjelmoitava mikro -ohjaimesi keräämään ja lähettämään tietoja.

Vaihe 1: Tarkista I/O: n vaikutus ja mittaa aikaleima koodin "Määritä" -osiossa.

Vaihe 2: Lataa yllä oleva koodi stm32: een, avaa sarjamonitori ja nollaa laite. "AT" -komennon pitäisi näkyä näytöllä, jos ei, tarkista I/O -ilmoitus.

Voit saada käsityksen tietojesi oikeellisuudesta tutustumalla liitteenä oleviin Ranskan lainsäädäntöstandardeihin.

Siirrytään kojelaudan kokoonpanoon.

Vaihe 6: ThingSpeak - 1

Ennen kuin määrität tietojen uudelleenohjaamisen asemaltamme ThingSpeak -alustalle, sinun on luotava ThingSpeak -tili.

Rekisteröidy: ThingSpeakin verkkosivusto

Vaihe 1: Napsauta nyt "Uusi kanava". Tämä avaa lomakkeen. Anna nimi ja kuvaus (tarvittaessa).

Luo 5 kenttää:

• Kenttä 1: pm2, 5
• Kenttä 2: pm10
• Kenttä 3: lämpötila
• Kenttä 4: kosteus
• Kenttä 5: NO2

Nämä otsikot eivät ole kaavojemme otsikoita.

Jos tarvitset esimerkin, katso kuva yllä.

Sinun ei tarvitse täyttää muita kenttiä, mutta voi olla mielenkiintoista, jos annat sijainnin.

Vieritä alas ja "Tallenna kanava".

Vaihe 2: AirCitizen Station Channel.

Nyt näet sivun, jossa on 5 kaaviota. Napsauttamalla kynäkuvaketta voit muuttaa kaavion ominaisuuksia.

Tuloksena on toinen kuva yllä.

Tässä vaiheessa nämä kaaviot ovat yksityisiä. Voit julkaista ne, kun tiedot on vastaanotettu.

Vaihe 3: Kaavioiden konfiguroinnin jälkeen. Siirry "API -avaimet" -välilehdelle. Katso sovellusliittymän pyyntöosaa ja tarkemmin ensimmäistä kenttää "Päivitä kanavasyöte". Huomaa API -AVAIN.

Saat jotain tällaista:

HANKI

Voit nyt siirtyä seuraavaan lukuun.

Vaihe 7: Yhteys Sigfox -moduulin ja ThingSpeak -alustan välillä

Huomaa, että jokaisessa Sigfox -moduulikortissa on yksilöllinen numero ja PAC -numero.

Jos haluat saada ThingSpeakin tiedot, sinun on ohjattava ne uudelleen.

Datas siirtyy asemalta Sigfox -taustajärjestelmään ja ohjataan uudelleen ThingSpeak -palvelimelle.

Katso selitykset yllä olevasta ensimmäisestä kuvasta.

Vaihe 1: Emme selitä, kuinka rekisteröidyt Sigfoxiin, koska Internetissä on monia opetusohjelmia.

Siirry Sigfox -taustaohjelmaan.

Napsauta "Laitetyyppi", napsauta sitten pakettisi riviä ja valitse "Muokkaa".

Siirry nyt "Takaisinsoitto" -osaan ja napsauta "Uusi", "Mukautettu takaisinsoitto".

Vaihe 2:

Sinun pitäisi olla asetussivulla:

Tyyppi: DATA ja UPLINK

Kanava: URL

Lähetä kaksoiskappale: ei mitään

Mukautettu hyötykuormakokoonpano: Aseta tietolähde ja päätä tietolomake. Sinun pitäisi kirjoittaa näin:

VarName:: Tyyppi: NumberOfBits

Tässä tapauksessa meillä on 5 arvoa nimeltä pm25, pm10, lämpötila, kosteus ja NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 lämpötila:: int: 8 kosteus:: uint: 8 NO2:: uint: 8

Url -malli: Tämä on syntaksi. Käytä aiemmin löydettyä API -avainta ja lisää se "api_key =" -merkin jälkeen

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humidity}&field5

Käytä HTTP -menetelmää: GET

Lähetä SNI: ON

Otsikot: Ei mitään

Napsauta nyt "Ok".

Takaisinsoittosi ThingSpeak -sovellusliittymään on nyt määritetty! (Esitys yllä olevassa toisessa kuvassa).

Vaihe 8: ThingSpeak - 2

Nyt voit valita enemmän akseleiden minimi- ja maksimiarvoja.

Napsauta tarvittaessa kaavion oikeassa yläkulmassa olevaa kynälogoa.

Tyypilliset arvot:

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

Lämpötila = ° C

Ilmankosteus = %

Typpidioksidi = ppm

Sinulla pitäisi olla jotain yllä olevien kahden kuvan kaltaista.

Voit myös lisätä muita widgettejä, kuten "Numeerinen näyttö" tai "Mittari".

Jos haluat tehdä kanavastasi julkisen, siirry "Jakaminen" -välilehdelle ja valitse "Jaa kanavanäkymä kaikkien kanssa".

Vaihe 9: Bonus - ThingTweet ja React

Valinnainen: Tweet, jos ehto täyttyy!

Vaihe 1: Luo Twitter -tili tai käytä henkilökohtaista Twitter -tiliäsi.

Rekisteröidy - Twitter

Vaihe 2: Siirry Thingspeakissa Sovellukset -kohtaan ja napsauta sitten ThingTweet.

Linkitä Twitter -tilisi napsauttamalla "Linkitä Twitter -tili".

Vaihe 3: Palaa nyt "Sovellukset" -kohtaan ja napsauta sitten "Reagoi".

Luo uusi React napsauttamalla "New React".

Esimerkillä:

React Name: Lämpötila yli 15 ° C

Tilan tyyppi: Numeerinen

Testin taajuus: Ei tietojen lisäystä

Kunto, jos kanava:

Kenttä: 3 (lämpötila)

Merkki: on suurempi kuin

Arvo: 15

Toimi: ThingTweet

Sitten twiitti: Voi! Lämpötila on yli 15 ° C

Twitter -tilin avulla:

Vaihtoehdot: Suorita toiminto aina, kun ehto täyttyy

Napsauta sitten "Tallenna reaktio".

Twiittaat nyt, jos ehto täyttyy ja monet muut ehdot voidaan määrittää, kuten PM10 -tasosta riippuen.

Vaihe 10: Nyt on sinun vuorosi

Lopuksi sinulla on nyt kaikki elementit oman AirCitizen -aseman toistamiseen!

Video: Voit katsoa videon, jossa esittelemme työmme.

ThingSpeak -alustamme: AirCitizenPolytech Station

--

Kiitos huomiostasi !

AirCitizen Polytech -tiimi

Vaihe 11: Viite ja bibliografia

https://www.sigfox.com/en