זיהוי זיהום אוויר + סינון אוויר: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

התלמידים (אריסטובולוס לאם, ויקטור סים, נתן רוזנצוויג ודקלן לוגס) מבית הספר הבינלאומי השוויצרי השוויצרי פעלו יחד עם צוות MakerBay לייצר מערכת משולבת של מדידת זיהום אוויר ויעילות סינון אוויר. מערכת משולבת זו תאפשר לך לעקוב אחר איכות האוויר המסוננת והלא מסוננת בו זמנית. הנתונים יומרו ליחס אפקטיביות ויעשו גרף. פרויקט זה מומלץ לגיל 15 ומעלה, אם כי גילאים צעירים יותר צריכים לשים לב לסיכון להתחשמלות ולקושי בתכנות.

מדוע כדאי לעשות זאת:

ובכן, אנו חושבים שלמרות שיש בהחלט מוטיבציה לספק נתונים לניטור זיהום אוויר (אשר מוסבר בפירוט באתר Smartcitizen, אנו גם מאמינים שעצם הידיעה כמה זיהום אוויר יש סביבך לא עושה דבר לבריאותך. אנו מאמינים שעלינו לפעול בעצמנו, לכן יצרנו חיישנים משולבים ומסנן אוויר.

אספקה

• חתיכת קרטון גדולה
• 2x מאווררי מחשב
• מספר סוגים של מסנני אוויר
• 2 נורות לד
• 2 ערכות Starter Starter של Smartcitizen (קנה כאן)
• 2x נגדים
• מתג חשמלי אחד
• מחשב אחד המסוגל להריץ את Jupyter Notebook, Matplotlib ו- Python
• בנוסף לכל קישוט אחר שאתה רוצה שיהיה לך !!!

שלב 1: הגדרת חיישן SCK

וודא שיש לך שני חיישני SCK שלך. בחר את הראשון וחבר אותו לסוללה או למחשב שלך. לאחר מכן, עבור לאתר ההתקנה ופעל לפי ההוראות. עשו את אותו הדבר לגבי החיישן השני. כשאתה צריך לתת להם שמות, תן להם A ו- B בהתאמה לחיישן האוויר הלא מסונן והמסונן. לאחר מכן, רשום את שניהם לאותו חשבון וודא שאתה נכנס לחשבון כדי לקבל את הנתונים.

בדוק שהחיישנים פועלים על ידי מעבר לפלטפורמה זו וחיפוש שמות החיישנים שלך. וודא שהוא מפרסם נתונים באופן רציף בכל דקה.

שלב 2: עיצוב מארז

השתמש בקרטון הנ"ל והנח אותו לפניך. כל המדידות יהיו בהתאם לאב טיפוס הסופי שלנו. מודדים 12.5 ס"מ בצד אחד וחותכים לרוחב הקרטון. לאחר מכן, הניחו את המאוורר על הקרטון והתחילו להשתמש במאוורר כדי לגלגל את הקרטון. לאחר שיצרת ריבוע שלם, סמן את הנקודה בעזרת סמן. השתמש במספריים כדי לחתוך לרוחב. חזור על פעולה זו עבור המאוורר השני.

שלב 3: כוח לאוהדים

עשינו מתג שמדליק ומכבה את מטהר האוויר. כדי להסביר כיצד פועל המתג, תוכל להשתמש בתרשים לעיון. החל משמאל התרשים, יש לנו ממיר AC ל DC של 220 וולט המפחית את הוולט ל -12 וולט לשימוש בטוח. ללא מכשיר זה, החשמל ממקור חשמל יהיה מסוכן מדי לשימושנו. לאחר הורדת הוולט באופן משמעותי, יש לנו 2 חוטים המחוברים ל 2 נורות לד והמתג. עליך להלחים את החוטים לנורות LED כך שכולם מחוברים זה לזה. לאחר השלמת המעגל ושתי נורות ה- LED נבדקו, חבר את שני החוטים, אחד חיובי ושלילי, למאוורר. לאחר השלמת ההתקנה, הכנס את התקע לשקע. לאחר שתעשה זאת, נורית 'ההפעלה' אמורה להידלק. ברגע שאתה הופך את המתג, נורית ה- 'מאוורר דולק' אמורה להידלק והמאוורר צריך להתחיל לפעול.

שלב 4: קידוד

מומלץ לגיל 15 ומעלה

תוכנית זו נעשית על ידי ויקטור סים. תוכנית זו תאפשר לחלץ את נתוני חיישן האזרח החכם מממשק ה- API של המפתח של אתר האזרח החכם ולחישוב ערך יעילות. התוכנית שבה השתמשתי תיכתב ב- Python 3. כתבתי את הקוד במחברת Jupyter ב- Macbook air המצוידת ב- Mac OS (גרסה 10.14.6).

מה תזדקק לתוכנית זו: Matplotlib Numpy Pandas JSON CSV A python 3 IDE

שלב 1: ייבא את הספריות הדרושות תזדקק לסדר urllib.request כדי לבקש גישה ל- API ולפתוח את כתובת ה- URL של ה- API. יהיה עליך csv כדי להמיר את הקובץ לקובץ csv שניתן לתפעל אותו בקלות. תצטרך JSON כדי לקרוא את ה- JSON שאליו נכנס ה- API. תצטרך פנדות כדי לנתח את מסגרת הנתונים בקלות. Matplotlib הכרחי כדי שהנתונים יוצגו בגרף אינטואיטיבי.

שלב 2: בקשת גישה ל- API של Smart-Citizen: נתוני בקשת קוד אלה מה- API. מניסיון, חיוני לשים את הכותרות למקור הבקשה לקבלת תגובה. שני כתובות ה- URL המבוקשות מעוצבות כך: התייחסות ל- API של אזרח חכם, קבלת מידע על המכשירים, בדיקת מזהה של מכשיר מסוים, התייחסות למזהה החיישן 87 (חיישן PM 2.5) והקלטת נתונים בכל דקה. לאחר מכן הוא מבקש גישה ל- API.

שלב 3: פתח ונתח את הנתונים:

שורות אלה קוראות את הנתונים ולאחר מכן מכניסים את הנתונים ל"הדפס יפה ". זה הופך את הנתונים לקלים לקריאה ולכן קל יותר לפתור בעיות.

שלב 4: המרת הנתונים לקובץ CSV: בשורות קוד אלה ספריית הפנדות קוראת את הנתונים וממירה אותם לצורת CSV שניתן לתפעל בקלות. לאחר מכן קובץ ה- CSV מאוחסן תחת המשתנה data_csv.

שלב 5: הפוך נתוני CSV לעיכול: עמודות ה- CSV נקראות כעת 'התעלם' בשורת האינדקס המיותרת, 'זמן' לזמן ההקלטה ו'ערך 'עבור ריכוז PM 2.5 שנרשם. כל המשבצות והערכים מוסרים כך שניתן לתוות את הערכים על הגרף בקלות.

שלב 6: מצא את ממוצע עמודת הערכים:

שורות אלה מוצאות את הממוצע של עמודת הערכים ולאחר מכן מכניסות את הערכים לרשימה כדי להתוות אותם בקלות.

שלב 7: יצירת נתונים נוספים להשוואה: חזור על הקוד משלב 1 עד 6 לחיישן B להשוואה

שלב 8: תכנון הנתונים:

הקו משרטט את האמצעים של שני החיישן ומראה את ההבדל

שלב 9: מציאת היעילות:

ניתן לחשב את היעילות לפי הממוצע הראשוני והממוצע המאוחר יותר ולאחר מכן לחלק את הממוצע הראשוני. לאחר מכן ניתן לחשב זאת באחוזים.

מלא: אתה אמור לקבל אחוז וגרף כפלט. הפלט שלך אמור להיראות בערך כמו התמונה הבאה: