AirCitizen - gaisa kvalitātes uzraudzība: 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Sveiki visiem

Šodien mēs iemācīsim jums reproducēt mūsu projektu: AirCitizenPolytech Team AirCitizen!

--

Nāk no "OpenAir / Kāds ir jūsu gaiss?" Projektu AirCitizen projekta mērķis ir ļaut pilsoņiem aktīvi novērtēt savas tuvākās vides kvalitāti un jo īpaši gaisu, ko viņi elpo, piedāvājot viņiem:

Būvēt

Realizējiet "Fablabs" (digitālās ražošanas laboratorijas) pārnēsājamas vides mērījumu stacijas, kurās ir integrēti dažādi lēti sensori (piemēram, temperatūra, mitrums, spiediens, NOx gāze, ozons vai daļiņas PM10 un PM2.5).

Mērs

Veiciet mērījumus uz vietas, lai izceltu vides mainīgo mainību uz laiku un laiku: no vienas puses, ceļojošo kampaņu laikā ar ģeogrāfu-klimatologu atbalstu, un, no otras puses, dažādās vietās, kurās ir daudzveidīgs vides konteksts.

Kopīgot

Veiciniet zināšanu uzlabošanu, kopīgojot šos mērījumus vides datu bāzē, un tādējādi ļaujot tiešsaistē kartēt gaisa piesārņojumu.

--

Koncepcija ir izveidot autonomu staciju, kas var apkopot vides datus un nosūtīt tos kopā ar SigFox tīklu uz informācijas paneli.

Tātad, no vienas puses, mēs jums parādīsim, kā veidot aparatūru, un, no otras puses, kā veikt programmatūras daļu.

1. darbība. Aparatūra

Šeit ir sastāvdaļas, kuras mēs nolēmām izmantot stacijas projektēšanai:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> Lai iegūtu vairāk informācijas

-HPMA115S0 -XXX (daļiņu sensors PM2.5 un PM10) -> Lai iegūtu vairāk informācijas

- SHT11 vai SHT10 vai STH15 vai DHT11 (temperatūra un relatīvais mitrums) -> Lai iegūtu vairāk informācijas

- MICS2714 (NO2 sensors, slāpekļa dioksīda sensors) -> Lai iegūtu vairāk informācijas

- Saules panelis x2 (2W) -> Lai iegūtu vairāk informācijas

- Baterija LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Plašāka informācija

- Regulators LiPo Rider Pro (106990008) -> Lai iegūtu vairāk informācijas

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 licence -> Lai iegūtu vairāk informācijas

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

- 1 kondensators (100 nF)

- 1 tranzistors (2N222).

! ! ! Lai novērstu traucējumus starp HPMA un SHT11, stm32 nukleo panelī ir jānoņem SB16 un SB18!

Būtībā jums ir jāpievieno komponenti:

1. Paralēli metiniet saules paneļus.
2. Pievienojiet tos LiPo Rider Pro un pievienojiet arī akumulatoru LiPo Rider Pro.
3. Tāpat kā iepriekš redzamajā fotoattēlā, savienojiet visus elementus ar STM32. Pievienojiet tikai vienu temperatūras un mitruma sensoru, nevis 2! Neaizmirstiet rezistorus, kondensatoru un tranzistoru.
4. Visbeidzot, savienojiet STM32 ar LiPo Rider Pro ar USB kabeli.

Nākamais solis ir alternatīva šim vadam.

2. solis: Aparatūra - PCB

Mēs nolēmām izmantot Autodesk Eagle, lai izstrādātu iespiedshēmas plates (PCB).

Jūs varat izvēlēties pieslēgt DHT vai SHT, mēs izvēlējāmies šiem diviem sensoriem izveidot divus pirkstu nospiedumus, lai vajadzības gadījumā mainītu sensoru.

Pielikumā varat lejupielādēt Eagle koncepcijas failus, lai jūs varētu to viegli izveidot pats.

Ierīces piegādei mēs izmantojam stm32 5V tapu. Šajā konfigurācijā tiek darbināts tikai stm32 kodols.

Tādējādi mēs varam izmantot MCU dziļā miega režīmu, nodrošinot zemu miega strāvu. Gaidīšanas režīmā visa miega strāva nokrītas zem XXµA.

3. solis: LPWAN protokols: Sigfox komunikācija

Sigfox ir LPWAN protokols, ko izveidojis franču telekomunikāciju uzņēmums SIGFOX

Tas ļauj attālinātām ierīcēm izveidot savienojumu, izmantojot īpaši šaurjoslas (UNB) tehnoloģiju. Lielākajai daļai no tiem būs nepieciešams tikai mazs joslas platums, lai pārsūtītu nelielu datu apjomu. Tīkli var apstrādāt tikai aptuveni 12 baitus vienā ziņojumā un vienlaikus ne vairāk kā 140 ziņojumus vienā ierīcē dienā.

Daudzām IOT lietojumprogrammām tradicionālās mobilo tālruņu sistēmas ir pārāk sarežģītas, lai tās varētu darbināt ar ļoti mazu jaudu, un pārāk dārgas, lai tās būtu iespējamas daudziem maziem zemu izmaksu mezgliem… SIGFOX tīkls un tehnoloģija ir vērsta uz lētu mašīnu un mašīnu pielietojuma jomas, kurās nepieciešams plašs pārklājums.

AirCitizen noteikto datu formāts ir vienkāršs, un datu apjoms ir pareizs, lai izmantotu Sigfox, lai no sensoriem atklātos datus pārvērstu mūsu IOT platformā - ThingSpeak.

Mēs iepazīstināsim ar Sigfox izmantošanu šādās darbībās.

4. solis: programmatūras konfigurēšana

Pēc mūsu ķēdes realizācijas pāriesim pie mūsu STM32 F303K8 mikrokontrollera izstrādes.

Vienkāršības labad varat izvēlēties programmēt Arduino.

1. darbība: ja vēl neesat instalējis Arduino IDE, lejupielādējiet un instalējiet to no šīs saites. Pārliecinieties, ka esat izvēlējies pareizo operētājsistēmu.

Saite: lejupielādēt Arduino

2. solis: Pēc Arduino IDE instalēšanas atveriet un lejupielādējiet STM32 plates nepieciešamās paketes. To var izdarīt, izvēloties Fails -> Preferences.

3. solis: Noklikšķinot uz Preferences, tiks atvērts zemāk redzamais dialoglodziņš. Papildu dēļu pārvaldnieka URL tekstlodziņā ielīmējiet zemāk esošo saiti:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

un nospiediet OK.

4. solis: Tagad dodieties uz Rīks -> Dēļi -> Valdes pārvaldnieks. Tiks atvērts paneļu pārvaldnieka dialoglodziņš, meklējiet “STM32 kodoli” un instalējiet parādīto pakotni (STMicrolectronics pakotne).

5. solis: Pēc iepakojuma instalēšana ir pabeigta. Dodieties uz Rīki un ritiniet uz leju, lai atrastu "Nucleo-32 sēriju". Pēc tam pārliecinieties, vai variants ir "Nucleo F303K8", un mainiet augšupielādes metodi uz "STLink".

6. solis: Tagad savienojiet savu dēli ar datoru un pārbaudiet, kuram COM portam tā ir pievienota, izmantojot ierīces pārvaldnieku. Pēc tam izvēlnē Tools-> Port izvēlieties to pašu porta numuru.

Tagad esat gatavs programmēt savu STM32 F303K8 ar Arduino!

5. darbība: ieprogrammējiet savu STM32

Kad konfigurācija ir pabeigta, jums jāprogrammē mikrokontrolleris datu apkopošanai un nosūtīšanai.

1. darbība: pārbaudiet I/O ietekmi un mēra laika zīmogu koda daļā “Definēt”.

2. darbība: augšupielādējiet iepriekš minēto kodu vietnē stm32, atveriet seriālo monitoru un atiestatiet ierīci. Ekrānā vajadzētu parādīties komandai "AT", ja nē, pārbaudiet I/O deklarāciju.

Jūs varat iegūt priekšstatu par savu datu patiesumu, pielikumā apskatot Francijas tiesību aktu standartus.

Pāriesim pie informācijas paneļa konfigurācijas.

6. darbība: ThingSpeak - 1

Pirms konfigurējat datu novirzīšanu no mūsu stacijas uz ThingSpeak platformu, jums ir jāizveido ThingSpeak konts.

Reģistrēties: ThingSpeak vietne

1. solis: Tagad noklikšķiniet uz “Jauns kanāls”. Tas atvērs veidlapu. Ievadiet nosaukumu un aprakstu (ja nepieciešams).

Izveidojiet 5 lauku:

• 1. lauks: pm2, 5
• 2. lauks: pm10
• 3. lauks: temperatūra
• 4. lauks: mitrums
• 5. lauks: NO2

Šie nosaukumi nebūs mūsu topu nosaukumi.

Ja jums ir nepieciešams piemērs, skatiet fotoattēlu iepriekš.

Jums nav jāaizpilda vairāk lauku, bet varētu būt interesanti, ja ievadāt atrašanās vietu.

Ritiniet uz leju un "Saglabāt kanālu".

2. darbība: AirCitizen stacijas kanāls.

Tagad jūs varat redzēt lapu ar 5 diagrammām. Noklikšķinot uz zīmuļa simbola, jūs varat mainīt grafika īpašības.

Rezultāts ir otrais attēls iepriekš.

Šajā posmā šīs diagrammas ir privātas. Jūs varēsit tos publiskot, tiklīdz būs saņemti dati.

3. darbība: pēc grafiku konfigurēšanas. Dodieties uz cilni "API atslēgas". Apskatiet API pieprasījumu daļu un precīzāk pirmo lauku "Kanāla plūsmas atjaunināšana". Ņemiet vērā API KEY.

Jums būs kaut kas līdzīgs šim:

IEGŪT

Tagad jūs varat pāriet uz nākamo nodaļu.

7. darbība. Saziņa starp Sigfox moduli un ThingSpeak platformu

Informācijai, ņemiet vērā, ka katrai Sigfox moduļa kartei ir unikāls numurs, kas uz tās ir rakstīts, un PAC numurs.

Lai saņemtu datus par ThingSpeak, tie ir jānovirza.

Dati pāriet no stacijas uz Sigfox aizmuguri un tiks novirzīti uz ThingSpeak serveri.

Paskaidrojumus skatiet pirmajā attēlā.

1. darbība. Mēs neskaidrosim, kā reģistrēties Sigfox, jo internetā ir daudz pamācību.

Dodieties uz Sigfox aizmuguri.

Noklikšķiniet uz "Ierīces tips", pēc tam noklikšķiniet uz sava komplekta līnijas un atlasiet "Rediģēt".

Tagad dodieties uz sadaļu "Atzvanīšana" un noklikšķiniet uz "Jauns", "Pielāgota atzvanīšana".

2. darbība:

Jums vajadzētu būt konfigurācijas lapā:

Tips: DATA un UPLINK

Kanāls: URL

Sūtīt dublikātu: nav

Pielāgota kravnesības konfigurācija: iestatiet datu avotu un izlemiet datu veidlapu. Jums vajadzētu rakstīt šādi:

VarName:: Tips: NumberOfBits

Šajā gadījumā mums ir 5 vērtības ar nosaukumu pm25, pm10, temperatūra, mitrums un NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 temperatūra:: int: 8 mitrums:: uint: 8 NO2:: uint: 8

URL modelis: šī ir sintakse. Izmantojiet iepriekš atrasto API atslēgu un ievietojiet to aiz "api_key ="

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

Izmantojiet HTTP metodi: GET

Sūtīt SNI: ON

Galvenes: nav

Tagad noklikšķiniet uz "Labi".

Jūsu atzvanīšana uz ThingSpeak API tagad ir konfigurēta! (Attēls otrajā attēlā iepriekš).

8. darbība: ThingSpeak - 2

Tagad jūs varat būt izvēlīgāks, mainot asu minimālās un maksimālās vērtības.

Ja nepieciešams, grafika augšējā labajā stūrī noklikšķiniet uz zīmuļa logotipa.

Tipiskas vērtības:

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

Temperatūra = ° C

Mitrums = %

Slāpekļa dioksīds = ppm

Jums vajadzētu būt kaut kas līdzīgs diviem attēliem iepriekš.

Varat arī pievienot dažus citus logrīkus, piemēram, "Ciparu displejs" vai "Gauge".

Visbeidzot, lai padarītu savu kanālu publisku, atveriet cilni Kopīgošana un atlasiet Kopīgot kanāla skatu ar visiem.

9. solis: bonuss - ThingTweet un React

Neobligāti: tvītojiet, ja nosacījums ir izpildīts!

1. darbība: izveidojiet twitter kontu vai izmantojiet savu personīgo twitter kontu.

Reģistrēties - Twitter

2. darbība. Lodā Thingspeak atveriet sadaļu “Lietotnes” un pēc tam noklikšķiniet uz “ThingTweet”.

Saistiet savu twitter kontu, noklikšķinot uz "Saistīt Twitter kontu".

3. solis: Tagad atgriezieties sadaļā “Lietotnes” un pēc tam noklikšķiniet uz “Reaģēt”.

Izveidojiet jaunu React, noklikšķinot uz "New React".

Piemērs:

React Name: Temperatūra virs 15 ° C

Stāvokļa veids: Skaitlisks

Testa biežums: nav datu ievietošanas

Stāvoklis, ja kanāls:

Lauks: 3 (temperatūra)

Pazīme: ir lielāka par

Vērtība: 15

Darbība: ThingTweet

Tad tvīts: Ak! Temperatūra ir augstāka par 15 ° C

izmantojot Twitter kontu:

Iespējas: izpildīt darbību katru reizi, kad ir izpildīts nosacījums

Pēc tam noklikšķiniet uz "Saglabāt reakciju".

Jūsu tvīts tagad, ja nosacījums ir izpildīts un var konfigurēt daudzus citus nosacījumus, piemēram, atkarībā no PM10 līmeņa.

10. solis: tagad ir jūsu kārta

Visbeidzot, jums tagad ir visi elementi, lai reproducētu savu AirCitizen staciju!

Video: Jūs varat noskatīties video, kurā mēs prezentējam mūsu darbu.

Mūsu ThingSpeak platforma: AirCitizenPolytech stacija

--

Paldies par jūsu uzmanību !

AirCitizen Polytech komanda

11. darbība: atsauce un bibliogrāfija

https://www.sigfox.com/en