Geavanceerd Binnenluchtkwaliteit Meetnetwerk met Arduino & IoT

Onderdelen en Benodigdheden

Apps en Online Diensten

Over Dit Project

Inleiding

Binnenluchtverontreiniging wordt door de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) en haar Wetenschappelijke Adviesraad consequent gerangschikt onder de top vijf van omgevingsgerelateerde volksgezondheidsrisico's. De gemiddelde persoon spendeert geschatte 90% van hun tijd binnen, zodat slechte binnenluchtkwaliteit (IAQ) een aanzienlijk risico voor de volksgezondheid vormt. Slechte luchtkwaliteit kan leiden tot verhoogde korte-termijn gezondheidsproblemen zoals vermoeidheid en misselijkheid, maar ook tot chronische longziektes, hartziektes en longkanker. Het wordt geschat dat de jaarkosten en productiviteitsverliezen in de VS $10 tot $20 miljard bedragen in verband met 'sick building syndrome', gedefinieerd als acute gezondheids- en ongemaksklachten die gerelateerd lijken aan slechte binnenluchtkwaliteit en de tijd die in een gebouw wordt doorgebracht.

In dit project presenteren we een binnenluchtkwaliteitsmonitoringssysteem. Ons systeem is verbonden met het internet, waardoor iedereen op afstand de luchtkwaliteitsindex kan visualiseren vanaf overal ter wereld.

Mogelijke Toepassingsdomeinen

• Huizen en kantoren
• Industrie
• Remote sensing voor brandweermannen
• Onderzoek en landbouw
• Ziekenhuizen en klinieken
• IC-afdelingen

Benodigdheden

• Breed scala aan IoT-boards met WiFi (MKR1000 en Yún Rev2) en GSM/narrowband connectiviteit (MKR FOX 1200, MKR WAN 1300, MKR GSM 1400). [Voor prototyping gebruikte ik Arduino Leonardo met Yun shield]
• Gassensoren (MQ-2, 3, 7)
• Luchtkwaliteitssensor (MQ-135)
• Android-apparaat
• Platform voor mobiele app-ontwikkeling
• IoT-cloud
• Draadjes
• Programmeerervaring
• Arduino IDE / Arduino Web IDE
• Zonnepaneel voor groene energiebron

Schakelschema

Luchtkwaliteitssensor VCC naar 5V pin Arduino
GND naar GND pin Arduino
SIG naar A3 pin Arduino

MQ-2 gassensor VCC naar 5V pin Arduino
GND naar GND pin Arduino
SIG naar A2 pin Arduino

MQ-3 gassensor VCC naar 5V pin Arduino
GND naar GND pin Arduino
SIG naar A1 pin Arduino

Firmware Uploaden

Download de firmware (broncode) en upload deze naar het Arduino-board. Zorg ervoor dat alle bibliotheken geïnstalleerd zijn voordat je uploadt. Raadpleeg deze tutorials voor het verbinden van de Arduino Yun met het internet.

De Git-repository

https://github.com/Mohammadsalahuddin/indoor_air_quality_monitoring.git

Cloud Connectiviteit

Raadpleeg de documentatiesectie van thinger.io voor cloud connectiviteit: https://docs.thinger.io/arduino

***Let Op***

Zorg dat je de juiste bibliotheken installeert en de netwerkinstellingen correct configureert voordat je de firmware uploadt.

Demo

Toekomstige Plannen

• Onboard indicator toevoegen voor de luchtkwaliteitsindex
• Buzzer-alarm bij detectie van hoge verontreiniging
• Push-notificaties voor gebruikers bij gevaarlijke situaties

Referenties

• US Environmental Protection Agency (USEPA). Indoor air quality tools for schools Communications guide. Beschikbaar op https://www.epa.gov.
• H.S. Brightman en N. Moss. Sick building syndrome studies and the compilation of normative and comparative values. Indoor Air Quality Handbook. Editors: J. D. Spengler, J. F. McCarthy, en J. M. Samet, New York: McGraw-Hill, 2001.
• J.-J. Kim, S.K. Jung, en J.T. Kim. Wireless monitoring of indoor air quality by a sensor network. Indoor and Built Environment, 19:1:145-150, 2010.
• thinger.io
• Arduino Yun
• Arduino.cc
• Grove luchtkwaliteitssensor
• Grove gassensor

Code

Arduino broncode

// Luchtkwaliteitsmonitoring
#include <YunClient.h>
#include <ThingerYun.h>
// De Thinger.io cloud
#define USERNAME "JOUW_GEBRUIKERSNAAM"
#define DEVICE_ID "JOUW_DEVICE_ID"
#define DEVICE_CREDENTIAL "JOUW_CREDENTIAL"
ThingerYun thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);

void setup() {
  pinMode(A0, INPUT);
  pinMode(A1, INPUT);
  pinMode(A2, INPUT);
  pinMode(A3, INPUT);
  // initialiseer bridge
  Bridge.begin();
  // resource output voorbeeld (sensorwaarde lezen, variabele, etc)
  thing["LPG"] >> outputValue(analogRead(A0));
  thing["CO2"] >> outputValue(analogRead(A1));
  thing["CO"] >> outputValue(analogRead(A2));
  thing["AIRQ"] >> outputValue(analogRead(A3));
  // meer details op https://docs.thinger.io/arduino/
}

void loop() {
  thing.handle();
}

Custom Parts en Enclosures

De Git-repository voor dit project

Bevat APK, broncode en meer: https://github.com/Mohammadsalahuddin/indoor_air_quality_monitoring.git

Schema's

Schakelschema