Rilevamento dell'inquinamento atmosferico + filtraggio dell'aria: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Gli studenti (Aristobulus Lam, Victor Sim, Nathan Rosenzweig e Declan Loges) della German Swiss International School hanno lavorato con lo staff di MakerBay per produrre un sistema integrato di misurazione dell'inquinamento atmosferico e dell'efficacia della filtrazione dell'aria. Questo sistema integrato ti consentirà di monitorare contemporaneamente la qualità dell'aria filtrata e non filtrata. I dati saranno convertiti in un rapporto di efficacia e saranno rappresentati graficamente. Questo progetto è consigliato per i 15+, anche se le età più giovani devono tenere conto del rischio di elettrocuzione e della difficoltà della programmazione.

Perché dovresti farlo:

Ebbene, pensiamo che mentre ci sono sicuramente molte motivazioni per fornire dati per il monitoraggio dell'inquinamento atmosferico (che è spiegato in dettaglio sul sito Web di Smartcitizen, crediamo anche che solo sapere quanto inquinamento atmosferico c'è intorno a te non faccia nulla per la tua salute. Crediamo di dover agire da soli, quindi abbiamo creato questi sensori integrati e il filtro dell'aria.

Forniture

• Un grosso pezzo di cartone
• 2x ventole per PC
• Diverse varietà di filtri dell'aria
• 2 luci LED
• 2x Smartcitizen Starter Kit (acquista qui)
• 2x resistori
• 1 interruttore elettrico
• 1 computer in grado di eseguire Jupyter Notebook, Matplotlib e Python
• Più tutte le altre decorazioni che vuoi avere!!!

Passaggio 1: configurazione del sensore SCK

Assicurati di avere i tuoi due sensori SCK. Scegli il primo e collegalo alla batteria o al tuo computer. Quindi, vai al sito di installazione e segui le istruzioni. Fai lo stesso per l'altro sensore. Quando devi nominarli, chiamali A e B rispettivamente per il sensore dell'aria non filtrata e filtrata. Successivamente, registrati entrambi allo stesso account e assicurati di accedere all'account per ottenere i dati.

Verifica che i sensori funzionino andando su questa piattaforma e cercando i nomi dei tuoi sensori. Assicurati che pubblichi continuamente dati ogni minuto.

Passaggio 2: progettazione dell'involucro

Usa il suddetto cartone e stendilo davanti a te. Tutte le misurazioni saranno secondo il nostro prototipo finale. Misura 12,5 cm su un lato e taglia il cartone. Quindi, metti la ventola sul cartone e inizia a usare la ventola per arrotolare il cartone. Quando hai realizzato un quadrato completo, segna il punto con un pennarello. Usa le forbici per tagliare. Ripeti l'operazione per l'altro ventilatore.

Passaggio 3: potenza ai fan

Abbiamo fatto un interruttore che accende e spegne il purificatore d'aria. Per spiegare come funziona l'interruttore, puoi usare il diagramma come riferimento. Partendo dalla sinistra del diagramma, abbiamo un convertitore da 220 volt CA a CC che riduce i volt fino a 12 volt per un utilizzo sicuro. Senza questo dispositivo, l'elettricità da una fonte di alimentazione sarà troppo pericolosa per noi da usare. Dopo che i volt sono stati ridotti in modo significativo, abbiamo 2 fili collegati a 2 luci a LED e all'interruttore. Devi saldare i fili alle luci a LED in modo che siano tutti collegati tra loro. Una volta che il circuito è completo e entrambe le luci LED sono state testate, collegare entrambi i fili, uno positivo e uno negativo, nella ventola. Una volta completata l'installazione, inserire la spina nella presa. Una volta fatto ciò, il LED "accensione" dovrebbe accendersi. Una volta attivato l'interruttore, la spia LED "ventola accesa" dovrebbe accendersi e la ventola dovrebbe iniziare a funzionare.

Passaggio 4: codifica

Consigliato per 15+

Questo programma è realizzato da Victor Sim. Questo programma consentirà di estrarre i dati del sensore smart citizen dall'API per sviluppatori del sito web smart citizen e di calcolare un valore di efficienza. Il programma che ho usato sarà scritto in Python 3. Ho scritto il codice su un Notebook Jupyter su un Macbook air dotato di Mac OS (versione 10.14.6).

Di cosa avrai bisogno per questo programma: Matplotlib Numpy Pandas JSON CSV Un IDE Python 3

Passaggio 1: importare le librerie necessarie Avrai bisogno di urllib.request per richiedere l'accesso all'API e per aprire l'URL dell'API. Avrai bisogno di csv per convertire il file in un file csv che può essere facilmente manipolato. Avrai bisogno di JSON per leggere il JSON in cui arriva l'API. Avrai bisogno di panda per analizzare facilmente il frame di dati. Il matplotlib è necessario per rappresentare i dati in un grafico intuitivo.

Passaggio 2: richiedere l'accesso all'API Smart-citizen: questo codice richiede i dati dall'API. Per esperienza, è essenziale inserire le intestazioni all'origine della richiesta per ottenere una risposta. I due URL richiesti sono formattati in questo modo: facendo riferimento all'API smart citizen, ottenendo informazioni per i dispositivi, controllando l'id di un determinato dispositivo, facendo riferimento all'id del sensore di 87 (sensore PM 2.5) e registrando i dati ogni minuto. Quindi richiede l'accesso all'API.

Passaggio 3: aprire e analizzare i dati:

Queste righe leggono i dati e poi mettono i dati in una "bella stampa". Ciò rende i dati facili da leggere e quindi più facili da risolvere.

Passaggio 4: convertire i dati in un file CSV: in queste righe di codice la libreria pandas legge i dati e li converte in un modulo CSV che può essere facilmente manipolato. Il file CSV viene quindi archiviato nella variabile data_csv.

Passaggio 5: rendere digeribili i dati CSV: le colonne del CSV sono ora denominate "ignora" per la riga dell'indice non necessario, "tempo" per l'ora in cui è stata registrata la registrazione e "valore" per la concentrazione di PM 2,5 registrata. Tutte le barre e i valori vengono rimossi in modo che i valori possano essere tracciati facilmente sul grafico.

Passaggio 6: trova la media della colonna del valore:

Queste linee trovano la media della colonna dei valori e quindi inseriscono i valori in un elenco per tracciarli facilmente.

Passaggio 7: creazione di più dati per il confronto: ripetere il codice dal passaggio 1 al passaggio 6 per il sensore B da confrontare

Passaggio 8: tracciare i dati:

La linea traccia le medie di entrambi i sensori e mostra la differenza

Passaggio 9: trovare l'efficienza:

L'efficienza può essere calcolata dalla media iniziale e dalla media successiva e quindi dividendo per la media iniziale. Questo può essere quindi calcolato in percentuale.

COMPLETO: dovresti ottenere una percentuale e un grafico come output. Il tuo output dovrebbe essere simile all'immagine qui sotto: