كشف تلوث الهواء + تنقية الهواء: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

عمل الطلاب (Aristobulus Lam و Victor Sim و Nathan Rosenzweig و Declan Loges) من المدرسة الألمانية السويسرية الدولية مع موظفي MakerBay لإنتاج نظام متكامل لقياس تلوث الهواء وفعالية ترشيح الهواء. سيسمح لك هذا النظام المتكامل بمراقبة جودة الهواء المصفاة وغير المفلترة في نفس الوقت. سيتم تحويل البيانات إلى نسبة فعالية وسيتم رسمها بيانيًا. يوصى بهذا المشروع لمن هم أكبر من 15 عامًا ، على الرغم من أن الأعمار الأصغر تحتاج إلى مراعاة مخاطر الصعق الكهربائي وصعوبة البرمجة.

لماذا يجب عليك القيام بذلك:

حسنًا ، نعتقد أنه في حين أن هناك بالتأكيد الكثير من الدوافع لتوفير البيانات لمراقبة تلوث الهواء (والتي تم شرحها بالتفصيل على موقع Smartcitizen ، فإننا نعتقد أيضًا أن مجرد معرفة مقدار تلوث الهواء الموجود حولك لا يفعل شيئًا لصحتك. نعتقد أننا بحاجة إلى اتخاذ إجراءات بأنفسنا ، لذلك أنشأنا هذه المستشعرات المدمجة وفلتر الهواء.

اللوازم

• قطعة كبيرة من الكرتون
• عدد 2 مراوح للكمبيوتر الشخصي
• عدة أنواع من فلاتر الهواء
• عدد 2 مصباح LED
• 2x Smartcitizen Starter Kits (اشتري من هنا)
• مقاومات 2x
• 1 مفتاح كهربائي
• 1 كمبيوتر قادر على تشغيل Jupyter Notebook و Matplotlib و Python
• بالإضافة إلى أي زخارف أخرى تريد الحصول عليها !!!

الخطوة 1: إعداد مستشعر SCK

تأكد من أن لديك جهازي استشعار SCK. اختر الأول وقم بتوصيله بالبطارية أو بجهاز الكمبيوتر الخاص بك. بعد ذلك ، انتقل إلى موقع الإعداد واتبع التعليمات. افعل نفس الشيء مع المستشعر الآخر. عندما يتعين عليك تسميتها ، قم بتسميتها A و B على التوالي لمستشعر الهواء غير المرشح والمفلتر. بعد ذلك ، قم بالتسجيل في نفس الحساب وتأكد من تسجيل الدخول إلى الحساب للحصول على البيانات.

تأكد من عمل المستشعرات بالذهاب إلى هذه المنصة والبحث عن أسماء أجهزة الاستشعار الخاصة بك. تأكد من أنه ينشر البيانات باستمرار كل دقيقة.

الخطوة الثانية: تصميم الضميمة

استخدم الورق المقوى المذكور أعلاه وضعه أمامك. ستكون جميع القياسات وفقًا لنموذجنا الأولي النهائي. قم بقياس 12.5 سم من جانب واحد واقطع الورق المقوى. ثم ضع المروحة على الكرتون وابدأ في استخدام المروحة لدحرجة الكرتون. عندما تنتهي من إنشاء مربع كامل ، قم بتمييز النقطة بعلامة. استخدم المقص للقص. كرر هذا مع المروحة الأخرى.

الخطوة الثالثة: منح القوة للجماهير

لقد صنعنا مفتاحًا يقوم بتشغيل جهاز تنقية الهواء وإيقافه. لشرح كيفية عمل المحول ، يمكنك استخدام الرسم البياني كمرجع. بدءًا من يسار الرسم التخطيطي ، لدينا محول 220 فولت تيار متردد إلى تيار مستمر يقلل الفولت إلى 12 فولت لاستخدامه بأمان. بدون هذا الجهاز ، ستكون الكهرباء من مصدر الطاقة خطيرة للغاية بالنسبة لنا لاستخدامها. بعد تقليل الفولت بشكل كبير ، لدينا سلكان متصلان بمصباحين من مصابيح LED والمفتاح. يجب عليك لحام الأسلاك بأضواء LED بحيث تكون جميعها متصلة ببعضها البعض. بمجرد اكتمال الدائرة واختبار كلاً من مصابيح LED ، قم بتوصيل كلا السلكين ، أحدهما إيجابي والآخر سلبي ، في المروحة. بمجرد اكتمال الإعداد ، أدخل القابس في المقبس. بمجرد القيام بذلك ، يجب أن يضيء مصباح "التشغيل". بمجرد قلب المفتاح ، يجب أن يضيء مصباح "تشغيل المروحة" ويجب أن تبدأ المروحة في العمل.

الخطوة 4: البرمجة

موصى به لمن هم فوق 15 عامًا

تم إعداد هذا البرنامج بواسطة فيكتور سيم. سيسمح هذا البرنامج باستخراج بيانات مستشعر المواطن الذكي من واجهة برمجة تطبيقات المطور لموقع المواطن الذكي ولحساب قيمة الكفاءة. البرنامج الذي استخدمته سيكون مكتوبًا بلغة Python 3. لقد كتبت الكود على Jupyter Notebook على جهاز Macbook air مزود بنظام التشغيل Mac OS (الإصدار 10.14.6).

ما ستحتاجه لهذا البرنامج: Matplotlib Numpy Pandas JSON CSV A python 3 IDE

الخطوة 1: استيراد المكتبات الضرورية ستحتاج إلى urllib.request لطلب الوصول إلى واجهة برمجة التطبيقات وفتح عنوان URL الخاص بواجهة برمجة التطبيقات. ستحتاج إلى csv لتحويل الملف إلى ملف csv يمكن معالجته بسهولة. ستحتاج إلى JSON لقراءة JSON الذي يأتي فيه api. ستحتاج إلى الباندا لتحليل إطار البيانات بسهولة. يعد matplotlib ضروريًا لتمثيل البيانات في رسم بياني بديهي.

الخطوة 2: طلب الوصول إلى Smart -itizens API: هذا الرمز يطلب البيانات من API. من التجربة ، من الضروري وضع الرؤوس كمصدر للطلب للحصول على رد. تم تنسيق اثنين من عناوين URL المطلوبة على النحو التالي: الرجوع إلى واجهة برمجة تطبيقات المواطن الذكي ، والحصول على معلومات عن الأجهزة ، والتحقق من معرف جهاز معين ، والإشارة إلى معرف المستشعر 87 (مستشعر PM 2.5) وتسجيل البيانات كل دقيقة. ثم يطلب الوصول إلى API.

الخطوة 3: فتح البيانات وتحليلها:

تقرأ هذه السطور البيانات ثم تضع البيانات في "طباعة رائعة". هذا يجعل البيانات سهلة القراءة وبالتالي أسهل في استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

الخطوة 4: تحويل البيانات إلى ملف CSV: في هذه الأسطر من التعليمات البرمجية ، تقرأ مكتبة الباندا البيانات وتحولها إلى نموذج csv يمكن معالجته بسهولة. ثم يتم تخزين ملف CSV تحت المتغير data_csv.

الخطوة 5: جعل بيانات CSV قابلة للفهم: تسمى أعمدة CSV الآن "تجاهل" لصف الفهرس غير الضروري ، و "الوقت" للوقت الذي تم فيه تسجيل التسجيل و "القيمة" لتركيز PM 2.5 المسجل. تتم إزالة جميع الشرطات والقيم بحيث يمكن رسم القيم على الرسم البياني بسهولة.

الخطوة 6: ابحث عن متوسط عمود القيمة:

تجد هذه الأسطر متوسط عمود القيم ثم تضع القيم في قائمة لرسمها بسهولة.

الخطوة 7: إنشاء المزيد من البيانات للمقارنة: كرر الرمز من الخطوة 1 إلى 6 للمقارنة بين المستشعر B

الخطوة 8: رسم البيانات:

يرسم الخط وسائل كل من المستشعرات ويظهر الفرق

الخطوة التاسعة: إيجاد الكفاءة:

يمكن حساب الكفاءة بالمتوسط الأولي والمتوسط اللاحق ثم القسمة على المتوسط الأولي. يمكن بعد ذلك حسابها كنسبة مئوية.

مكتمل: يجب أن تحصل على نسبة مئوية ورسم بياني كمخرج. يجب أن تبدو مخرجاتك مثل الصورة أدناه: