Zaloguj się
Wszystkie
28 listopada 2022
608
Na przestrzeni ostatnich dekad poziom zanieczyszczenia powietrza stale się zwiększa, ale w ostatnim czasie mamy też do czynienia z okresowymi falami kumulacji zanieczyszczeń. Zależą one od pory roku, warunków pogodowych, miejsca itp. Oddychanie powietrzem o złej jakości ma wiele negatywnych następstw, zwłaszcza dla osób z problemami układu oddechowego. Monitorowanie jakości powietrza w celu podjęcia środków ostrożności, aby utrzymać zdrowy układ oddechowy, ma kluczowe znaczenie dla osób wrażliwych, takich jak chorzy na astmę i inne choroby płuc, osoby starsze, dzieci, młodzież i osoby aktywnie spędzające czas na świeżym powietrzu.
Mimo że podejmowane są międzynarodowe wysiłki na rzecz zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza, lokalne śledzenie jakości powietrza w celu uzyskania wyprzedzających ostrzeżeń dotyczących czynników ryzyka jest cały czas ważną kwestią. Chociaż wiele czynników może prowadzić do złej jakości powietrza, dwa najczęstsze są związane z podwyższonym stężeniem ozonu w warstwie przyziemnej oraz nadmierna koncentracją cząstek stałych w powietrzu. Ozon w warstwie przyziemnej powstaje, gdy tlenki azotu (NOx) ze źródeł takich jak spaliny samochodowe i emisje przemysłowe reagują ze związkami organicznymi w obecności ciepła i światła słonecznego. Innymi słowy, ozon powstaje, gdy dwa rodzaje zanieczyszczeń (lotne związki organiczne – LZO i tlenki azotu – NOx) reagują przy udziale światła słonecznego. Zanieczyszczenia te zwykle pochodzą ze spalin pojazdów, przemysłu, elektrowni czy produktów takich jak rozpuszczalniki i farby.
Ozon w warstwie przyziemnej (O3) może powodować trudności w oddychaniu, nasilać przewlekłe choroby układu oddechowego, zwiększać podatność płuc na infekcje i zwiększać częstotliwość ataków astmy. W związku z tym stężenie ozonu w powietrzu może posłużyć, jako parametr (oprócz lokalnych danych pogodowych) do prognozowania jakości powietrza. Z kolei drugi czynnik – pył zawieszony w powietrzu – składa się z cząstek stałych i ciekłych, w tym dymu, pyłu i innych aerozoli – niektóre z nich są produktami ubocznymi przemian chemicznych.
Zanieczyszczenia powietrza mogą wpływać na ludzi w różny sposób w zależności od warunków pogodowych. Ponieważ różne aspekty pogody wpływają na ilość ozonu i cząstek stałych obecnych na określonym obszarze, zmiany pogody mają realny wpływ, na jakość powietrza, jakie nas otacza. Nasłonecznienie, deszcz, wyższe temperatury, prędkość wiatru, turbulencje powietrza i głębokość mieszania zmieniają stężenie zanieczyszczeń. Dlatego lokalne śledzenie poziomów parametrów, przekładających się, na jakość powietrza jest niezbędne, aby zapobiegać ryzyku chorób układu oddechowego, zwłaszcza w przypadku grup wrażliwych, wymienianych wcześniej.
Jak zauważa autor projektu, Kutluhan Aktar, w wielu miejscach na świecie, lokalne monitory parametrów powietrza są niedostępne lub są kiepskiej jakości. Dlatego też, zdecydował się na samodzielne wykonanie niedrogiej stacji meteorologicznej, która prognozuje poziom jakości powietrza.
Zaprezentowany system bazuje na module Arduino Nano 33 z interfejsem Bluetooth Low Energy (BLE) i zestawia lokalne dane pogodowe ze zmierzonym poziomem stężenia ozonu, a następnie wysyła te informacje przez BLE do Raspberry Pi, gdzie tworzony jest zestaw danych podawanych do wcześniej wytrenowanej sieci neuronowej. Sieć bazująca na frameworku TensorFlow pozwala na predykcję poziomu jakości powietrza, a wynik jest wyświetlany na samej stacji pogodowej. Cała stacja pogodowa zamknięta jest w kompaktowej obudowie wykonanej w druku 3D, która pozwala na umieszczenie jej w dogodnym miejscu, pozwalającym monitorować warunki otoczenia.
Potrzebne elementy
Omawiany system zbudowany jest z szeregu gotowych, komercyjnych modułów elektronicznych, dzięki czemu samodzielne zmontowanie podobnego urządzenia nie jest problemem. Do zestawienia systemu potrzebne są:
- moduł Arduino Nano 33 BLE,
- komputer jednopłytkowy Raspberry Pi 3B+ lub 4,
- sensor ozonu od DFRobot na I²C,
- zestaw anemometru DFRobot,
- dotykowy wyświetlacz IPS o przekątnej 8,9 cala i rozdzielczości 1920×1200 od DFRobot,
- sensor BMP180,
- wyświetlacz OLED z kontrolerem SSD1306,
- płytka z przetwornicą zasilaną z USB do stabilizacji napięcia zasilania dla modułów.
Oprócz tego potrzebne są drobne elementy elektroniczne, takie jak:
- zielona dioda LED 5 mm,
- opornik 2,2 kΩ,
- opornik 3,3 kΩ,
- kable połączeniowe do modułów z goldpinami 2,54 mm.
Dodatkowo potrzebna jest płytka stykowa bądź płytka uniwersalna, aby połączyć ze sobą wszystkie elementy oraz źródło zasilania. Autor rekomenduje zastosowanie powerbanka o dużej pojemności (np. 20 000 mAh) z wyjściem USB.
Do wyprodukowania obudowy potrzebna jest oczywiście drukarka 3D oraz odpowiedni filament (autor drukował obudowę z czarnego PLA, ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby użyć innego koloru czy materiału, (oczywiście po zmianie parametrów druku).
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
