Airduino : Moniteur de qualité de l'air mobile : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Bienvenue dans mon projet, Airduino. Je m'appelle Robbe Breens. J'étudie les technologies du multimédia et de la communication à Howest à Courtrai, en Belgique. À la fin du deuxième semestre, nous devons fabriquer un appareil IoT, ce qui est un excellent moyen de rassembler toutes les compétences de développement précédemment acquises pour créer quelque chose d'utile. Mon projet est un moniteur de qualité de l'air mobile appelé Airduino. Il mesure la concentration de particules dans l'air puis calcule l'IQA (indice de qualité de l'air). Cet IQA peut être utilisé pour déterminer les risques pour la santé causés par la concentration mesurée de particules dans l'air et les mesures qui devraient être prises par les gouvernements locaux pour protéger leurs citoyens contre ces risques pour la santé.

Il est également important de noter que l'appareil est mobile. Actuellement, il existe des milliers de dispositifs de surveillance statique de la qualité de l'air dans toute l'Europe. Ils ont un énorme inconvénient car ils ne peuvent pas être déplacés une fois le produit en ligne. Un appareil mobile permet de mesurer la qualité de l'air à plusieurs endroits, et même en se déplaçant (style google street view). Il prend également en charge d'autres fonctionnalités, identifiant les petits problèmes locaux de qualité de l'air (comme une rue mal ventilée) par exemple. Fournir autant de valeur dans un petit paquet est ce qui rend ce projet passionnant.

J'ai utilisé un Arduino MKR GSM1400 pour ce projet. Il s'agit d'une carte Arduino officielle avec un module u-blox qui permet la communication cellulaire 3G. Airduino peut envoyer les données collectées vers un serveur à tout moment et de n'importe où. Aussi, un module GPS permet à l'appareil de se localiser et de géolocaliser les mesures.

Pour mesurer la concentration de PM (particules), j'ai utilisé une configuration de capteur optique. Le capteur et un faisceau lumineux forment un angle l'un par rapport à l'autre. Lorsque les particules passent devant la lumière, une partie de la lumière est réfléchie vers le capteur. Le capteur enregistre une impulsion tant que la particule réfléchit la lumière vers le capteur. Si l'air se déplace à une vitesse constante, la durée de cette impulsion nous permet d'estimer le diamètre de la particule. Ces types de capteurs offrent un moyen assez bon marché de mesurer les particules. Il est également important de noter que je mesure deux types différents de PM; Particules d'un diamètre inférieur à 10 µm (PM10) et d'un diamètre inférieur à 2,5 µm (PM2, 5). La raison pour laquelle ils se distinguent est que, à mesure que la matière particulaire devient plus petite, les risques pour la santé deviennent plus importants. Les particules plus petites pénètrent plus profondément dans les poumons, ce qui peut causer plus de dommages. Une concentration élevée de PM2, 5 nécessitera donc des mesures plus nombreuses ou différentes qu'avec un niveau élevé de PM10.

Je vais vous montrer étape par étape comment j'ai créé cet appareil dans ce post Instructables

Étape 1: Récupérer les pièces

Tout d'abord, nous devons nous assurer que nous avons toutes les pièces nécessaires pour créer ce projet. Vous trouverez ci-dessous une liste de tous les composants que j'ai utilisés. Vous pouvez également télécharger une liste plus détaillée de tous les composants en dessous de cette étape.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + carte micro sd 16 Go
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• Transistor BD648
• 2 x ventilateur pi
• Résistance de 100 Ohms
• Câbles de démarrage

• Batterie Li-Po rechargeable adafruit de 3,7 V

• Antenne GSM dipôle
• Antenne GPS passive

Au total, j'ai dépensé environ 250 € pour ces pièces. Ce n'est certainement pas le projet le moins cher.

Étape 2: Création du circuit

J'ai conçu un PCB (circuit imprimé) pour ce projet en eagle. Vous pouvez télécharger les fichiers kerber (fichiers qui donnent des instructions à la machine qui construira le PCB) en dessous de cette étape. Vous pouvez ensuite envoyer ces fichiers à un fabricant de PCB. Je recommande vivement JLCPCB. Lorsque vous obtenez vos cartes, vous pouvez facilement y souder les composants en utilisant le schéma électrique ci-dessus.

Étape 3: Importation de la base de données

Il est maintenant temps de créer la base de données SQL où nous enregistrerons les données mesurées.

Je vais ajouter un vidage SQL en dessous de cette étape. Vous devrez installer mysql sur le Raspberry pi puis importer le dump. Cela créera la base de données, les utilisateurs et les tables pour vous.

Vous pouvez le faire en utilisant un client mysql. Je recommande fortement MYSQL Workbench. Le lien vous aidera à installer mysql et à importer le dump SQL.

Étape 4: Installation du code

Vous pouvez trouver le code sur mon github ou télécharger le fichier joint à cette étape.

Tu vas devoir:

installez apache sur le raspberry pi et placez les fichiers frontend dans le dossier racine. L'interface sera alors accessible sur votre réseau local

• Installez tous les packages python importés dans l'application backend. Vous pourrez alors exécuter le code backend avec votre interpréteur python principal ou un interpréteur virtuel.
• Transférez le port 5000 de votre raspberry pi afin que l'arduino puisse communiquer avec le backend.
• Téléchargez le code arduino sur les arduinos. Assurez-vous de changer les adresses IP et les informations de l'opérateur réseau de votre carte SIM.

Étape 5: Élaboration du dossier

Pour le boîtier, le plus important est qu'il permette une bonne circulation d'air à travers l'appareil. Ceci est évidemment nécessaire pour s'assurer que les mesures effectuées dans l'appareil sont représentables pour l'air extérieur à l'appareil. Étant donné que l'appareil est destiné à être utilisé à l'extérieur, il doit également être résistant à la pluie.

Pour ce faire, j'ai fait des trous d'aération au fond du boîtier. Les trous d'aération sont également séparés dans un compartiment différent de l'électronique. Cela fait en sorte que l'eau doit monter (ce qu'elle ne peut pas) pour atteindre l'électronique. J'ai gardé les trous pour le port USB arduinos avec du caoutchouc. Pour qu'il se scelle quand ils ne sont pas utilisés.