AirCitizen - Hava Kalitesini İzleme: 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Herkese selam

Bugün size projemizi nasıl yeniden üreteceğinizi öğreteceğiz: AirCitizen tarafından AirCitizenPolytech Ekibi !

--

'OpenAir / Havanız nedir?' Projeler, AirCitizen projesi, vatandaşlara aşağıdakileri sunarak, yakın çevrelerinin ve özellikle soludukları havanın kalitesini aktif olarak değerlendirmelerini sağlamayı amaçlamaktadır:

Yapı

Çeşitli düşük maliyetli sensörleri (örn. sıcaklık, nem, basınç, NOx gazı, ozon veya PM10 ve PM2.5 partikülleri) entegre eden "Fablabs" (dijital üretim laboratuvarları) taşınabilir çevresel ölçüm istasyonlarında gerçekleştirin.

Ölçüm

Çevresel değişkenlerin uzamsal-zamansal değişkenliğini vurgulamak için yerinde ölçümler yapın: bir yandan coğrafyacılar-iklimbilimcilerin desteğiyle gezici kampanyalar sırasında ve diğer yandan çeşitlilik çevresel bağlamlar sunan çeşitli yerlerde.

Paylaş

Bu ölçümleri bir çevresel veri tabanında paylaşarak bilginin geliştirilmesine katkıda bulunun ve böylece hava kirliliğinin çevrimiçi haritalanmasını sağlayın.

--

Konsept, ortam verilerini toplayabilen ve bunları SigFox ağı ile bir gösterge panosuna gönderebilen otonom bir istasyon oluşturmaktır.

Yani bir yandan donanımın nasıl tasarlanacağını ve diğer yandan yazılım kısmının nasıl yapıldığını göstereceğiz.

Adım 1: Donanım

İşte istasyonu tasarlamak için kullanmaya karar verdiğimiz bileşenler:

- STM32 NUCLEO-F303K8 -> Daha fazla bilgi için

- HPMA115S0-XXX (Parçacık sensörü PM2.5 ve PM10) -> Daha fazla bilgi için

- SHT11 veya SHT10 veya STH15 veya DHT11(Sıcaklık ve Bağıl Nem) -> Daha fazla bilgi için

- MICS2714 (NO2 sensörü, Azot dioksit sensörü) -> Daha fazla bilgi için

- Güneş Paneli x2 (2W) -> Daha fazla bilgi için

- Pil LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Daha fazla bilgi için

- Regülatör LiPo Rider Pro (106990008) -> Daha fazla bilgi için

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 lisansı - > Daha fazla bilgi için

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

- 1 kapasitör (100nF)

- 1 transistör (2N222).

! ! ! HPMA ve SHT11 arasındaki parazitleri önlemek için stm32 nükleo kartındaki SB16 ve SB18'i çıkarmanız gerekir! !

Temel olarak, bileşenleri şu şekilde bağlamanız gerekir:

1. Güneş panellerini paralel olarak kaynaklayın.
2. Bunları LiPo Rider Pro'ya bağlayın ve pili de LiPo Rider Pro'ya bağlayın.
3. Yukarıdaki fotoğraf gibi, tüm elemanları STM32'ye bağlayın. 2 değil, yalnızca bir sıcaklık ve nem sensörü bağlayın! Dirençleri, kondansatörü ve transistörü unutmayın.
4. Son olarak, STM32'yi bir USB kablosuyla LiPo Rider Pro'ya bağlayın.

Bir sonraki adım, bu kabloluya bir alternatiftir.

Adım 2: Donanım - PCB

Baskılı devre kartını (PCB) tasarlamak için Autodesk Eagle kullanmaya karar verdik.

Bir DHT veya SHT bağlamayı seçebilirsiniz, gerekirse sensörü değiştirmek için bu 2 sensör için iki parmak izi tasarlamayı seçtik.

Ekte, Eagle kavram dosyalarını indirebilirsiniz, böylece kendi başınıza kolayca yapabilirsiniz.

Cihazı beslemek için stm32'nin 5V pinini kullanıyoruz. Bu yapılandırmada yalnızca stm32 çekirdeğine güç verilir.

Böylece düşük uyku akımı sağlayan MCU'nun derin uyku modunu kullanabiliriz. Bekleme durumunda, tüm uyku akımı XXµA'nın altına düşer.

Adım 3: LPWAN Protokolü: Sigfox İletişimi

Sigfox, bir Fransız telekom firması - SIGFOX tarafından oluşturulan bir LPWAN protokolüdür.

Uzak cihazların ultra dar bant (UNB) teknolojisini kullanarak bağlanmasını sağlar. Bunların çoğu, az miktarda veriyi aktarmak için yalnızca düşük bant genişliği gerektirecektir. Ağlar, mesaj başına yalnızca yaklaşık 12 bayt ve aynı zamanda cihaz başına günde 140'tan fazla mesaj işleyebilir.

IOT uygulamalarının çoğu için, geleneksel cep telefonu sistemleri, çok düşük güçte çalışmaya izin veremeyecek kadar karmaşık ve birçok küçük düşük maliyetli düğüm için uygulanabilir olamayacak kadar maliyetlidir… SIGFOX ağı ve teknolojisi, düşük maliyetli makineden makineye yöneliktir. geniş alan kapsamının gerekli olduğu uygulama alanları.

AirCitizen için, algılanan verilerin biçimi basittir ve sensörlerden algılanan verileri IOT platformumuz olan ThingSpeak'e çevirmek için Sigfox'u kullanmak için doğru veri miktarı.

Aşağıdaki adımlarda Sigfox kullanımını tanıtacağız.

Adım 4: Yazılım Yapılandırması

Devremizi gerçekleştirdikten sonra STM32 F303K8 mikrodenetleyicimizin geliştirilmesine geçelim.

Daha fazla basitlik için Arduino'da programlamayı seçebilirsiniz.

Adım 1: Arduino IDE'yi henüz kurmadıysanız bu linkten indirip kurun. Doğru işletim sisteminizi seçtiğinizden emin olun.

Bağlantı: Arduino'yu indirin

Adım 2: Arduino IDE'yi kurduktan sonra STM32 kartı için gerekli paketleri açın ve indirin. Bu, Dosya -> Tercihler'i seçerek yapılabilir.

Adım 3: Tercihler'e tıklamak, aşağıda gösterilen iletişim kutusunu açacaktır. Ek Pano Yöneticisi URL'si metin kutusuna aşağıdaki bağlantıyı yapıştırın:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

ve Tamam'a basın.

Adım 4: Şimdi Araç -> Panolar -> Pano Yöneticisi'ne gidin. Bu, Boards manager iletişim kutusunu açacak, “STM32 Cores”u arayacak ve beliren paketi (STMicrolectroniks paketi) kuracaktır.

Adım 5: Paketin ardından kurulum tamamlanır. Araçlar'a gidin ve "Nucleo-32 serisi"ni bulmak için aşağı kaydırın. Ardından varyantın "Nucleo F303K8" olduğundan emin olun ve yükleme yöntemini "STLink" olarak değiştirin.

Adım 6: Şimdi kartınızı bilgisayara bağlayın ve aygıt yöneticisini kullanarak kartın hangi COM portuna bağlı olduğunu kontrol edin. Ardından, Araçlar->Port'ta aynı port numarasını seçin.

Artık STM32 F303K8'inizi Arduino ile programlamaya hazırsınız!

Adım 5: STM32'nizi Programlayın

Yapılandırma tamamlandıktan sonra, mikro denetleyicinizi veri toplamak ve göndermek için programlamanız gerekir.

Adım 1: G/Ç'nin etkisini kontrol edin ve kodun "Tanımla" bölümünde zaman damgasını ölçün.

Adım 2: Yukarıdaki kodu stm32'ye yükleyin, seri monitörü açın ve cihazı sıfırlayın. Ekranda "AT" komutu görünmelidir, yoksa G/Ç bildirimini kontrol edin.

Ekteki Fransız mevzuat standartlarını inceleyerek verilerinizin doğruluğu hakkında fikir sahibi olabilirsiniz.

Pano yapılandırmasına geçelim.

Adım 6: ThingSpeak - 1

Verileri istasyonumuzdan ThingSpeak platformuna nasıl yönlendireceğinizi yapılandırmadan önce bir ThingSpeak hesabı oluşturmalısınız.

Kaydolun: ThingSpeak Web Sitesi

Adım 1: Şimdi "Yeni Kanal" üzerine tıklayın. Bu bir form açacaktır. Bir ad ve bir açıklama girin (gerekirse).

5 alan oluşturun:

• Alan 1: pm2, 5
• Alan 2: pm10
• Alan 3: sıcaklık
• Alan 4: nem
• Alan 5: NO2

Bu başlıklar listelerimizin başlıkları olmayacak.

Bir örneğe ihtiyacınız varsa, yukarıdaki fotoğrafa bakın.

Daha fazla alan doldurmanız gerekmez, ancak bir konum girerseniz ilginç olabilir.

Aşağı kaydırın ve "Kanalı Kaydet".

Adım 2: AirCitizen İstasyon Kanalı.

Şimdi, 5 grafikli bir sayfa görebilirsiniz. Kalem sembolüne tıklayarak grafiğin özelliklerini değiştirebilirsiniz.

Sonuç, yukarıdaki ikinci resimdir.

Bu adımda, bu grafikler özeldir. Veriler alındıktan sonra bunları herkese açık hale getirebileceksiniz.

Adım 3: Grafiklerinizi yapılandırdıktan sonra. "API Anahtarları" sekmesine gidin. API istek bölümüne ve daha doğrusu ilk alan olan "Bir Kanal beslemesini güncelle"ye bakın. API ANAHTARI'na dikkat edin.

Bunun gibi bir şeye sahip olacaksınız:

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXXXXXX&field1=0

Artık bir sonraki bölüme geçebilirsiniz.

7. Adım: Sigfox Modülü ve ThingSpeak Platformu Arasındaki İletişim

Bilginize, her Sigfox modül kartının, kartta yazılı benzersiz bir numaraya ve bir PAC numarasına sahip olduğunu unutmayın.

ThingSpeak'teki verileri almak için onları yeniden yönlendirmelisiniz.

Veriler istasyondan Sigfox arka ucuna gider ve ThingSpeak sunucusuna yönlendirilir.

Açıklamalar için yukarıdaki ilk resme bakın.

Adım 1: İnternetteki birçok öğretici nedeniyle Sigfox'a nasıl kayıt olunacağını açıklamayacağız.

Sigfox Backend'e gidin.

"Aygıt Türü"ne tıklayın, ardından kitinizin satırına tıklayın ve "Düzenle"yi seçin.

Şimdi, "Geri Aramalar" bölümüne gidin ve "Yeni", "Özel Geri Arama" üzerine tıklayın.

Adım 2:

Yapılandırma sayfasında olmalısınız:

Tür: DATA ve UPLINK

Kanal: URL

Çift gönder: yok

Özel yük yapılandırması: Veri kaynağını ayarlayın ve veri formuna karar verin. Şöyle yazmalısın:

VarName::Type:NumberOfBits

Bu durumda pm25, pm10, sıcaklık, nem ve NO2 adında 5 değerimiz var.

pm25::int:16 pm10::int:16 sıcaklık::int:8 nem::uint:8 NO2::uint:8

Url kalıbı: Bu sözdizimidir. Daha önce bulunan API anahtarını kullanın ve "api_key =" 'den sonra ekleyin

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humidity}&field5={customData#NO2}

HTTP Yöntemini Kullan: GET

SNI gönder: AÇIK

Başlıklar: Yok

Şimdi "Tamam" ı tıklayın.

ThingSpeak API'sine geri aramanız artık yapılandırıldı! (Yukarıdaki ikinci resimdeki temsil).

Adım 8: ThingSpeak - 2

Artık eksenlerin minimum ve maksimum değerlerini değiştirirken daha seçici olabilirsiniz.

Gerekirse, grafiğin sağ üst köşesindeki kurşun kalem logosuna tıklayın.

Tipik değerler:

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

Sıcaklık = °C

Nem = %

Azot Dioksit = ppm

Yukarıdaki iki resim gibi bir şeye sahip olmalısınız.

"Sayısal Görüntüleme" veya "Gösterge" gibi başka widget'lar da ekleyebilirsiniz.

Son olarak, kanalınızı herkese açık hale getirmek için "Paylaşım" sekmesine gidin ve "Kanal görünümünü herkesle paylaş"ı seçin.

9. Adım: Bonus - ThingTweet ve React

İsteğe bağlı: Bir koşul karşılanırsa tweet atın !

Adım 1: Bir twitter hesabı oluşturun veya kişisel twitter hesabınızı kullanın.

Kaydol - Twitter

Adım 2: Thingspeak'te "Uygulamalar"a gidin ve ardından "ThingTweet"e tıklayın.

"Twitter Hesabını Bağla"yı tıklayarak twitter hesabınızı bağlayın.

Adım 3: Şimdi, "Uygulamalar"a geri dönün ve ardından "Tepki Ver"e tıklayın.

"New React" üzerine tıklayarak yeni bir React oluşturun.

Örnek olarak:

Tepki Adı: Sıcaklık 15°C'nin üzerinde

Durum Türü: Sayısal

Test Frekansı: Açık veri ekleme

Koşul, eğer kanal:

Alan: 3 (sıcaklık)

İşaret: daha büyüktür

Değer: 15

Eylem: ThingTweet

Sonra tweet: Ah ! Sıcaklık 15 °C'nin üzerinde

Twitter hesabını kullanarak:

Seçenekler: Koşul her karşılandığında eylemi çalıştır

Ardından "React'i Kaydet" e tıklayın.

Koşul yerine getirilirse şimdi tweet atacaksınız ve PM10 seviyesine bağlı olarak diğer birçok koşul yapılandırılabilir.

Adım 10: Şimdi Sıra Sizde

Son olarak, artık kendi AirCitizen İstasyonunuzu yeniden oluşturmak için tüm unsurlara sahipsiniz!

Video: Çalışmalarımızı sunduğumuz videoyu izleyebilirsiniz.

ThingSpeak platformumuz: AirCitizenPolytech İstasyonu

--

İlginiz için teşekkür ederiz !

AirCitizen Polytech ekibi

Adım 11: Referans ve Kaynakça

https://www.sigfox.com/tr

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