Airduino: جهاز مراقبة جودة الهواء المحمول: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

مرحبًا بكم في مشروعي ، Airduino. اسمي روبي برينز. أدرس الوسائط المتعددة وتكنولوجيا الاتصالات في Howest في Kortrijk ، بلجيكا. في نهاية الفصل الدراسي الثاني ، يتعين علينا صنع جهاز إنترنت الأشياء ، وهي طريقة رائعة لتجميع جميع مهارات التطوير المكتسبة سابقًا معًا لإنشاء شيء مفيد. مشروعي هو جهاز مراقبة جودة الهواء المحمول يسمى Airduino. يقيس تركيز الجسيمات في الهواء ثم يحسب AQI (مؤشر جودة الهواء). يمكن استخدام مؤشر جودة الهواء هذا لتحديد المخاطر الصحية التي يسببها التركيز المقاس للمادة الجسيمية في الهواء ، والتدابير التي ينبغي أن تتخذها الحكومات المحلية لحماية مواطنيها من هذه المخاطر الصحية.

من المهم أيضًا ملاحظة أن الجهاز محمول. يوجد حاليًا الآلاف من أجهزة مراقبة جودة الهواء الثابتة في جميع أنحاء أوروبا. لديهم جانب سلبي كبير لهم لأنه لا يمكن نقلهم بمجرد أن يكون المنتج على الإنترنت. يتيح الجهاز المحمول قياس جودة الهواء في مواقع متعددة ، وحتى أثناء التنقل (أسلوب google street view). كما أنه يدعم ميزات أخرى ، مثل تحديد مشاكل جودة الهواء المحلية الصغيرة (مثل الشوارع سيئة التهوية) على سبيل المثال. إن تقديم قيمة كبيرة في حزمة صغيرة هو ما يجعل هذا المشروع مثيرًا.

لقد استخدمت Arduino MKR GSM1400 لهذا المشروع. إنها لوحة Arduino رسمية مع وحدة u-blox تتيح الاتصال الخلوي 3G. يمكن لـ Airduino دفع البيانات المجمعة إلى خادم في أي وقت ومن أي مكان. أيضًا ، تسمح وحدة GPS للجهاز بتحديد موقعه وتحديد موقع القياسات الجغرافي.

لقياس تركيز PM (الجسيمات) ، استخدمت إعداد مستشعر بصري. المستشعر وشعاع الضوء يجلسان بزاوية مع بعضهما البعض. عندما تمر الجسيمات أمام الضوء ، ينعكس بعض الضوء نحو المستشعر. يسجل المستشعر نبضة طالما أن الجسيم يعكس الضوء إلى المستشعر. إذا كان الهواء يتحرك بسرعة ثابتة ، فإن طول هذه النبضة يسمح لنا بتقدير قطر الجسيم. توفر هذه الأنواع من أجهزة الاستشعار طريقة رخيصة جدًا لقياس الجسيمات الدقيقة. من المهم أيضًا ملاحظة أنني أقيس نوعين مختلفين من الجسيمات الدقيقة ؛ الجسيمات التي يقل قطرها عن 10 ميكرومتر (PM10) ، وقطرها أصغر من 2.5 ميكرومتر (PM2، 5). والسبب في تمييزها هو أنه عندما تصبح الجسيمات أصغر ، تصبح المخاطر الصحية أكبر. سوف تخترق الجزيئات الصغيرة الرئتين بشكل أعمق ، مما قد يسبب المزيد من الضرر. وبالتالي ، فإن التركيز العالي لـ PM2 ، 5 سوف يتطلب مقاييس أكثر أو مختلفة عن المستوى العالي من PM10.

سأوضح لك خطوة بخطوة كيف أنشأت هذا الجهاز في منشور Instructables هذا

الخطوة 1: تجميع الأجزاء

أول الأشياء أولاً ، علينا التأكد من أن لدينا جميع الأجزاء المطلوبة لإنشاء هذا المشروع. يمكنك العثور أدناه على قائمة بجميع المكونات التي استخدمتها. يمكنك أيضًا تنزيل قائمة أكثر تفصيلاً لجميع المكونات الموجودة أسفل هذه الخطوة.

• اردوينو MKR GSM 1400
• اردوينو ميجا ADK
• رازبيري باي 3 + بطاقة مايكرو اس دي 16 جيجا
• NEO-6M-GPS
• تمب 36
• الترانزستور BD648
• 2 × مروحة
• 100 أوم المقاوم
• كابلات توصيل
• 3.7 فولت adafruit قابلة للشحن بطارية Li-Po
• هوائي GSM ثنائي القطب
• هوائي GPS السلبي

في المجموع ، أنفقت حوالي 250 يورو على هذه الأجزاء. إنه بالتأكيد ليس أرخص مشروع.

الخطوة الثانية: إنشاء الدائرة

لقد صممت PCB (لوحة دوائر مطبوعة) لهذا المشروع في النسر. يمكنك تنزيل ملفات kerber (الملفات التي تعطي تعليمات للجهاز الذي سيقوم ببناء PCB) أسفل هذه الخطوة. يمكنك بعد ذلك إرسال هذه الملفات إلى الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور. أوصي بشدة بـ JLCPCB. عندما تحصل على اللوحات الخاصة بك ، يمكنك بسهولة لحام المكونات بها باستخدام التخطيط الكهربائي أعلاه.

الخطوة 3: استيراد قاعدة البيانات

حان الوقت الآن لإنشاء قاعدة بيانات sql حيث سنحفظ البيانات المقاسة.

سأضيف تفريغ SQL أسفل هذه الخطوة. سيكون عليك تثبيت mysql على Raspberry pi ثم استيراد ملف التفريغ. سيؤدي ذلك إلى إنشاء قاعدة البيانات والمستخدمين والجداول نيابة عنك.

يمكنك القيام بذلك باستخدام عميل mysql. أوصي بشدة بـ MYSQL Workbench. سيساعدك الرابط في تثبيت mysql واستيراد ملف sql dump.

الخطوة الرابعة: تثبيت الكود

يمكنك العثور على الكود على جيثب الخاص بي أو تنزيل الملف المرفق بهذه الخطوة.

سيتوجب عليك:

قم بتثبيت apache على raspberry pi ووضع ملفات الواجهة الأمامية في المجلد الجذر. ستكون الواجهة بعد ذلك قابلة للوصول على شبكتك المحلية

• قم بتثبيت جميع حزم python التي تم استيرادها إلى تطبيق الواجهة الخلفية. ستتمكن بعد ذلك من تشغيل كود الواجهة الخلفية باستخدام مترجم بايثون الرئيسي أو مترجم افتراضي.
• قم بإعادة توجيه منفذ 5000 الخاص بـ raspberry pi حتى يتمكن اردوينو من التواصل مع الواجهة الخلفية.
• قم بتحميل كود اردوينو على اردوينو. تأكد من تغيير عناوين IP ومعلومات مشغل الشبكة لبطاقة SIM الخاصة بك.

الخطوة الخامسة: بناء القضية

بالنسبة للحالة ، فإن أهم شيء هو أنه يسمح بتدفق هواء جيد عبر الجهاز. من الواضح أن هذا ضروري للتأكد من أن القياسات التي تم إجراؤها في الجهاز قابلة للتمثيل للهواء خارج الجهاز. نظرًا لأن الجهاز مصمم للاستخدام في الخارج ، فيجب أيضًا أن يكون مقاومًا للمطر.

للقيام بذلك ، قمت بعمل فتحات هوائية في الجزء السفلي من العلبة. يتم فصل فتحات الهواء أيضًا في حجرة مختلفة عن الإلكترونيات. هذا يجعل الماء يجب أن يرتفع (وهو ما لا يستطيع) للوصول إلى الإلكترونيات. لقد قمت بحراسة فتحات منفذ USB اردوينوس بالمطاط. بحيث تغلق نفسها عند عدم استخدامها.