AirCitizen - مراقبة جودة الهواء: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

مرحبا جميعا

اليوم ، سوف نعلمك كيفية إعادة إنتاج مشروعنا: AirCitizen بواسطة فريق AirCitizenPolytech!

--

قادمة من "OpenAir / ما هو الهواء الخاص بك؟" تهدف المشاريع ، مشروع AirCitizen إلى تمكين المواطنين من تقييم جودة بيئتهم المباشرة بشكل فعال وخاصة الهواء الذي يتنفسونه ، من خلال تقديمهم من:

يبني

تحقق في "Fablabs" (معامل التصنيع الرقمي) من المحطات المحمولة للقياسات البيئية التي تدمج مختلف أجهزة الاستشعار منخفضة التكلفة (مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط وغاز أكاسيد النيتروجين والأوزون أو الجسيمات PM10 و PM2.5).

قياس

قم بإجراء قياسات في الموقع من أجل إبراز التباين الزماني المكاني للمتغيرات البيئية: من ناحية ، أثناء الحملات المتنقلة بدعم من الجغرافيين وعلماء المناخ ، ومن ناحية أخرى ، في الأماكن المختلفة التي تقدم سياقات بيئية متنوعة.

يشارك

المساهمة في تحسين المعرفة من خلال مشاركة هذه القياسات في قاعدة بيانات بيئية وبالتالي تمكين رسم الخرائط عبر الإنترنت لتلوث الهواء.

--

يتمثل المفهوم في إنشاء محطة مستقلة يمكنها جمع بيانات البيئة وإرسالها مع شبكة SigFox إلى لوحة القيادة.

لذلك من ناحية ، سوف نوضح لك كيفية تصميم الأجهزة ومن ناحية أخرى كيفية القيام بجزء البرنامج.

الخطوة 1: الأجهزة

فيما يلي المكونات التي قررنا استخدامها في تصميم المحطة:

- STM32 NUCLEO-F303K8 -> لمزيد من المعلومات

- HPMA115S0-XXX (مستشعر الجسيمات PM2.5 و PM10) -> لمزيد من المعلومات

- SHT11 أو SHT10 أو STH15 أو DHT11 (درجة الحرارة والرطوبة النسبية) -> لمزيد من المعلومات

- MICS2714 (مستشعر NO2 ، مستشعر ثاني أكسيد النيتروجين) -> لمزيد من المعلومات

- لوحة شمسية x2 (2 واط) -> لمزيد من المعلومات

- بطارية LiPo 3 ، 7 V 1050 mAh -> لمزيد من المعلومات

- Regulator LiPo Rider Pro (106990008) -> لمزيد من المعلومات

- ترخيص BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 -> لمزيد من المعلومات

- 7 مقاومات (86 ، 6 ، 820 ، 1 ك ، 1 ك ، 4 ، 7 ك ، 10 ك ، 20 ك)

- 1 مكثف (100nF)

- 1 ترانزستور (2N222).

! ! ! يجب عليك إزالة SB16 و SB18 على لوحة nucleo stm32 لمنع التداخلات بين HPMA و SHT11!

في الأساس ، هذه هي الطريقة التي يجب أن تقوم بها لتوصيل المكونات:

1. قم بلحام الألواح الشمسية بالتوازي.
2. قم بتوصيلها بـ LiPo Rider Pro وقم أيضًا بتوصيل البطارية بـ LiPo Rider Pro.
3. مثل الصورة أعلاه ، قم بتوصيل جميع العناصر بـ STM32. قم بتوصيل مستشعر درجة حرارة ورطوبة واحد فقط وليس 2! لا تنس المقاومات والمكثف والترانزستور.
4. أخيرًا ، قم بتوصيل STM32 بـ LiPo Rider Pro باستخدام كبل USB.

الخطوة التالية هي البديل السلكي.

الخطوة 2: الأجهزة - PCB

قررنا استخدام Autodesk Eagle لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

يمكنك اختيار توصيل إما DHT أو SHT ، لقد اخترنا تصميم بصمتين لهذين المستشعرين من أجل تغيير المستشعر إذا لزم الأمر.

في المرفقات ، يمكنك تنزيل ملفات مفهوم Eagle حتى تتمكن من إنشائها بنفسك بسهولة.

نستخدم دبوس 5V من stm32 لتزويد الجهاز. في هذا التكوين ، يتم تشغيل نواة stm32 فقط.

وبالتالي يمكننا استخدام وضع السكون العميق لوحدة MCU لتوفير تيار نوم منخفض. في حالة الاستعداد ، ينخفض تيار النوم بالكامل إلى أقل من XXµA.

الخطوة 3: بروتوكول LPWAN: Sigfox Communication

Sigfox هو بروتوكول LPWAN تم إنشاؤه بواسطة شركة اتصالات فرنسية - SIGFOX

إنه يمكّن الأجهزة البعيدة من الاتصال باستخدام تقنية النطاق الضيق للغاية (UNB). سيتطلب معظمها نطاقًا تردديًا منخفضًا فقط لنقل كميات صغيرة من البيانات. الشبكات قادرة فقط على معالجة ما يقرب من 12 بايت لكل رسالة وفي نفس الوقت ليس أكثر من 140 رسالة لكل جهاز في اليوم.

بالنسبة للعديد من تطبيقات إنترنت الأشياء ، تكون أنظمة الهاتف الخلوي التقليدية معقدة للغاية بحيث لا تسمح بتشغيل طاقة منخفضة للغاية ومكلفة للغاية بحيث لا يمكن تحقيقها للعديد من العقد الصغيرة منخفضة التكلفة … تستهدف شبكة SIGFOX والتكنولوجيا من آلة منخفضة التكلفة إلى آلة مناطق التطبيق التي تتطلب تغطية مساحة واسعة.

بالنسبة إلى AirCitizen ، يكون تنسيق البيانات المكتشفة بسيطًا وكمية البيانات الصحيحة لاستخدام Sigfox لترجمة البيانات المكتشفة من أجهزة الاستشعار إلى منصة IOT الخاصة بنا - ThingSpeak.

سوف نقدم استخدام Sigfox في الخطوات التالية.

الخطوة 4: تكوين البرنامج

بعد تحقيق دائرتنا ، دعنا ننتقل إلى تطوير متحكم STM32 F303K8 الخاص بنا.

لمزيد من البساطة ، يمكنك اختيار البرمجة في Arduino.

الخطوة 1: إذا لم تكن قد قمت بتثبيت Arduino IDE بعد ، فقم بتنزيله وتثبيته من هذا الرابط. تأكد من تحديد نظام التشغيل الصحيح الخاص بك.

الرابط: قم بتنزيل Arduino

الخطوة 2: بعد تثبيت Arduino IDE ، افتح وتنزيل الحزم المطلوبة للوحة STM32. يمكن القيام بذلك عن طريق تحديد ملف -> تفضيلات.

الخطوة 3: النقر فوق التفضيلات سيفتح مربع الحوار الموضح أدناه. في مربع النص الإضافي Boards Manager URL ، الصق الرابط أدناه:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

واضغط على "موافق".

الخطوة 4: اذهب الآن إلى Tool -> Boards -> Board Manager. سيؤدي هذا إلى فتح مربع حوار Boards manager ، والبحث عن "STM32 Cores" وتثبيت الحزمة التي تظهر (حزمة STMicrolectronics).

الخطوة 5: بعد انتهاء الحزمة ، يكتمل التثبيت. انتقل إلى الأدوات وانتقل لأسفل للعثور على "سلسلة Nucleo-32". ثم تأكد من أن المتغير هو "Nucleo F303K8" وقم بتغيير طريقة التحميل إلى "STLink".

الخطوة 6: الآن ، قم بتوصيل اللوحة الخاصة بك بالكمبيوتر وتحقق من منفذ COM الذي تتصل به اللوحة باستخدام مدير الجهاز. ثم حدد نفس رقم المنفذ في Tools-> Port.

أنت الآن جاهز لبرمجة STM32 F303K8 مع Arduino!

الخطوة 5: قم ببرمجة STM32

بمجرد الانتهاء من التكوين ، ستحتاج إلى برمجة وحدة التحكم الصغيرة الخاصة بك لجمع البيانات وإرسالها.

الخطوة 1: تحقق من تأثير الإدخال / الإخراج وقياس الطابع الزمني في جزء "تعريف" من الكود.

الخطوة 2: قم بتحميل الكود أعلاه إلى stm32 ، افتح الشاشة التسلسلية وأعد ضبط الجهاز. يجب أن يظهر الأمر "AT" على الشاشة ، إذا لم يكن كذلك ، فتحقق من إعلان الإدخال / الإخراج.

يمكنك الحصول على فكرة عن صحة بياناتك من خلال الرجوع إلى معايير التشريعات الفرنسية في المرفقات.

دعنا ننتقل إلى تكوين لوحة القيادة.

الخطوة 6: ThingSpeak - 1

قبل تكوين كيفية إعادة توجيه البيانات من محطتنا إلى منصة ThingSpeak ، يجب عليك إنشاء حساب ThingSpeak.

الاشتراك: موقع ThingSpeak

الخطوة 1: انقر الآن على "قناة جديدة". سيؤدي هذا إلى فتح نموذج. أدخل اسمًا ووصفًا (إذا لزم الأمر).

أنشئ 5 حقل:

• الحقل 1: pm2، 5
• الحقل 2: pm10
• الحقل 3: درجة الحرارة
• الحقل 4: الرطوبة
• الحقل 5: NO2

لن تكون هذه العناوين عناوين مخططاتنا.

إذا كنت بحاجة إلى مثال ، انظر الصورة أعلاه.

لا تحتاج إلى إكمال المزيد من الحقول ولكن قد يكون من الممتع إذا قمت بإدخال موقع.

مرر لأسفل و "حفظ القناة".

الخطوة 2: قناة AirCitizen Station.

الآن ، يمكنك رؤية صفحة بها 5 مخططات. من خلال النقر على رمز القلم الرصاص ، يمكنك تغيير خصائص الرسم البياني.

والنتيجة هي الصورة الثانية أعلاه.

في هذه الخطوة ، تكون هذه الرسوم البيانية خاصة. ستتمكن من جعلها عامة بمجرد تلقي البيانات.

الخطوة 3: بعد تكوين الرسوم البيانية الخاصة بك. انتقل إلى علامة التبويب "API Keys". انظر إلى جزء طلب واجهة برمجة التطبيقات وبشكل أكثر دقة الحقل الأول ، "تحديث خلاصة القناة". لاحظ مفتاح API.

سيكون لديك شيء مثل هذا:

احصل على

أنت الآن قادر على الذهاب إلى الفصل التالي.

الخطوة 7: الاتصال بين وحدة Sigfox ومنصة ThingSpeak

لمعلوماتك ، لاحظ أن كل بطاقة وحدة Sigfox لها رقم فريد مكتوب على البطاقة ورقم PAC.

لتلقي البيانات على ThingSpeak ، يجب عليك إعادة توجيهها.

تنتقل Datas من المحطة إلى الواجهة الخلفية لـ Sigfox وستتم إعادة توجيهها إلى خادم ThingSpeak.

انظر الصورة الأولى أعلاه للحصول على تفسيرات.

الخطوة 1: لن نشرح كيفية التسجيل في Sigfox بسبب العديد من البرامج التعليمية على الإنترنت.

اذهب إلى Sigfox Backend.

انقر فوق "نوع الجهاز" ، ثم انقر فوق سطر المجموعة الخاصة بك وحدد "تحرير".

الآن ، انتقل إلى قسم "Callbacks" وانقر على "New" ، "Custom Callback".

الخطوة 2:

يجب أن تكون في صفحة التكوين:

النوع: DATA و UPLINK

القناة: URL

إرسال نسخة مكررة: لا شيء

تكوين الحمولة المخصصة: اضبط مصدر البيانات وحدد نموذج البيانات. يجب أن تكتب مثل:

VarName:: النوع: NumberOfBits

في هذه الحالة ، لدينا 5 قيم تسمى pm25 و pm10 ودرجة الحرارة والرطوبة و NO2.

pm25:: دولي: 16 pm10:: دولي: 16 درجة حرارة:: دولي: 8 رطوبة:: uint: 8 NO2:: uint: 8

نمط عنوان Url: هذا هو بناء الجملة. استخدم مفتاح API الذي تم العثور عليه مسبقًا وأدخله بعد "api_key ="

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

استخدم أسلوب HTTP: GET

أرسل SNI: ON

الرؤوس: لا شيء

انقر الآن على "موافق".

تم الآن تكوين رد الاتصال الخاص بك إلى ThingSpeak API! (التمثيل في الصورة الثانية أعلاه).

الخطوة 8: ThingSpeak - 2

الآن ، يمكنك أن تكون أكثر انتقاءً في تعديل الحد الأدنى والحد الأقصى لقيم المحاور.

إذا لزم الأمر ، انقر على شعار القلم الرصاص في أعلى يمين الرسم البياني.

القيم النمطية:

مساءً 2 و 5 و 10 مساءً = ميكروغرام / م ^ 3

درجة الحرارة = درجة مئوية

الرطوبة =٪

ثاني أكسيد النيتروجين = جزء في المليون

يجب أن يكون لديك شيء مثل الصورتين أعلاه.

يمكنك أيضًا إضافة بعض الأدوات الأخرى مثل "العرض الرقمي" أو "المقياس".

أخيرًا ، لجعل قناتك عامة ، انتقل إلى علامة التبويب "مشاركة" وحدد "مشاركة عرض القناة مع الجميع".

الخطوة 9: المكافأة - ThingTweet و React

اختياري: غرد إذا تم استيفاء شرط!

الخطوة 1: إنشاء حساب تويتر أو استخدام حساب تويتر الشخصي الخاص بك.

اشترك - تويتر

الخطوة 2: في Thingspeak ، انتقل إلى "Apps" ثم انقر فوق "ThingTweet".

ربط حساب تويتر الخاص بك من خلال النقر على "ربط حساب Twitter".

الخطوة 3: الآن ، ارجع إلى "Apps" ثم انقر على "React".

أنشئ تفاعلًا جديدًا بالنقر فوق "رد فعل جديد".

على سبيل المثال:

اسم التفاعل: درجة الحرارة فوق 15 درجة مئوية

نوع الشرط: رقمي

تردد الاختبار: إدخال البيانات O n

الشرط ، إذا كانت القناة:

المجال: 3 (درجة حرارة)

تسجيل الدخول: أكبر من

القيمة: 15

الإجراء: ThingTweet

ثم غرد: أوه! درجة الحرارة أكبر من 15 درجة مئوية

باستخدام حساب Twitter:

الخيارات: قم بتشغيل الإجراء في كل مرة يتم فيها استيفاء الشرط

ثم انقر فوق "حفظ رد الفعل".

سوف تغرد الآن إذا تم استيفاء الشرط ويمكن تكوين العديد من الشروط الأخرى مثل اعتمادًا على مستوى PM10.

الخطوة 10: حان دورك الآن

أخيرًا ، لديك الآن كل العناصر لإعادة إنتاج محطة AirCitizen الخاصة بك!

فيديو: يمكنكم مشاهدة فيديو حيث نقدم عملنا.

منصة ThingSpeak الخاصة بنا: AirCitizenPolytech Station

--

شكرا لاهتمامكم !

فريق AirCitizen Polytech

الخطوة 11: المراجع والببليوغرافيا

https://www.sigfox.com/ar