Detección de contaminación del aire + filtración de aire: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Los estudiantes (Aristobulus Lam, Victor Sim, Nathan Rosenzweig y Declan Loges) de German Swiss International School trabajaron con el personal de MakerBay para producir un sistema integrado de medición de la contaminación del aire y la eficacia de la filtración del aire. Este sistema integrado le permitirá monitorear la calidad del aire filtrado y no filtrado al mismo tiempo. Los datos se convertirán en un índice de efectividad y se representarán gráficamente. Este proyecto está recomendado para mayores de 15 años, aunque las edades más jóvenes deben tener en cuenta el riesgo de electrocución y la dificultad de la programación.

Por qué deberías hacer esto:

Bueno, creemos que, si bien ciertamente hay mucha motivación para proporcionar datos para el monitoreo de la contaminación del aire (que se explica en detalle en el sitio web de Smartcitizen, también creemos que el solo hecho de saber cuánta contaminación del aire hay a tu alrededor no hace nada por tu salud. Creemos que debemos actuar nosotros mismos, así que creamos estos sensores integrados y el filtro de aire.

Suministros

• Un gran trozo de cartón
• 2x ventiladores de PC
• Varias variedades de filtros de aire.
• 2 luces LED
• 2x kits de inicio Smartcitizen (comprar aquí)
• 2x resistencias
• 1 interruptor eléctrico
• 1 computadora capaz de ejecutar Jupyter Notebook, Matplotlib y Python
• ¡Además de cualquier otra decoración que quieras tener!

Paso 1: Configuración del sensor SCK

Asegúrese de tener sus dos sensores SCK. Elija el primero y conéctelo a la batería oa su computadora. Luego, vaya al sitio de instalación y siga las instrucciones. Haga lo mismo con el otro sensor. Cuando tenga que nombrarlos, nómbrelos A y B respectivamente para el sensor de aire filtrado y sin filtrar. Después de esto, registre ambos en la misma cuenta y asegúrese de iniciar sesión en la cuenta para obtener los datos.

Verifique que los sensores estén funcionando yendo a esta plataforma y buscando los nombres de sus sensores. Asegúrese de que esté publicando datos continuamente cada minuto.

Paso 2: Diseño de la caja

Utilice el cartón mencionado anteriormente y colóquelo frente a usted. Todas las medidas serán según nuestro prototipo final. Mide 12,5 cm de un lado y corta el cartón. Luego, coloque el ventilador sobre el cartón y comience a usar el ventilador para enrollar el cartón. Cuando haya formado un cuadrado completo, marque el punto con un marcador. Usa tijeras para cortar. Repita esto para el otro ventilador.

Paso 3: ¡Energía para los fanáticos

Hicimos un interruptor que enciende y apaga el purificador de aire. Para explicar cómo funciona el interruptor, puede usar el diagrama como referencia. Comenzando desde la izquierda del diagrama, tenemos un convertidor de CA a CC de 220 voltios que reduce los voltios a 12 voltios para un uso seguro. Sin este dispositivo, la electricidad de una fuente de alimentación será demasiado peligrosa para que la usemos. Después de que los voltios se han reducido significativamente, tenemos 2 cables que están conectados a 2 luces LED y al interruptor. Tienes que soldar los cables a las luces LED para que estén todos conectados entre sí. Una vez que el circuito esté completo y ambas luces LED hayan sido probadas, conecte ambos cables, uno positivo y otro negativo, al ventilador. Una vez que se complete la configuración, inserte el enchufe en el enchufe. Una vez que haya hecho esto, el LED de "encendido" debería iluminarse. Una vez que encienda el interruptor, la luz LED de 'ventilador encendido' debería encenderse y el ventilador debería comenzar a funcionar.

Paso 4: ¡Codificación

Recomendado para mayores de 15 años

Este programa está hecho por Victor Sim. Este programa permitirá extraer los datos del sensor ciudadano inteligente de la API de desarrollador del sitio web del ciudadano inteligente y calcular un valor de eficiencia. El programa que utilicé estará escrito en Python 3. Escribí el código en un Jupyter Notebook en un Macbook air equipado con Mac OS (versión 10.14.6).

Lo que necesitará para este programa: Matplotlib Numpy Pandas JSON CSV A python 3 IDE

Paso 1: Importe las bibliotecas necesarias Necesitará urllib.request para solicitar acceso a la API y abrir la URL de la API. Necesitará csv para convertir el archivo en un archivo csv que se pueda manipular fácilmente. Necesitará JSON para leer el JSON en el que viene la API. Necesitará pandas para analizar el marco de datos fácilmente. El matplotlib es necesario para que los datos se representen en un gráfico intuitivo.

Paso 2: Solicite acceso a la API de ciudadano inteligente: este código solicita datos de la API. Por experiencia, es esencial colocar los encabezados en la fuente de la solicitud para obtener una respuesta. Las dos URL solicitadas están formateadas de la siguiente manera: hacer referencia a la API de ciudadano inteligente, obtener información para los dispositivos, verificar la identificación de un dispositivo determinado, hacer referencia a la identificación del sensor 87 (sensor PM 2.5) y registrar datos cada minuto. Luego solicita el acceso a la API.

Paso 3: Abra y analice los datos:

Estas líneas leen los datos y luego ponen los datos en una "impresión bonita". Esto facilita la lectura de los datos y, por lo tanto, la resolución de problemas.

Paso 4: Convierta los datos en un archivo CSV: en estas líneas de código, la biblioteca de pandas lee los datos y los convierte en un formato csv que se puede manipular fácilmente. Luego, el archivo CSV se almacena bajo la variable data_csv.

Paso 5: Haga que los datos CSV sean digeribles: las columnas del CSV ahora se denominan "ignorar" para la fila de índice innecesaria, "tiempo" para el tiempo en que se registró la grabación y "valor" para la concentración de PM 2.5 registrada. Todas las barras y los valores se eliminan para que los valores se puedan trazar en el gráfico fácilmente.

Paso 6: Encuentra la media de la columna de valor:

Estas líneas encuentran la media de la columna de valores y luego colocan los valores en una lista para trazarlos fácilmente.

Paso 7: Crear más datos para comparar: Repita el código del paso 1 al 6 para que el sensor B compare

Paso 8: graficar los datos:

La línea traza las medias de ambos sensores y muestra la diferencia

Paso 9: encontrar la eficiencia:

La eficiencia se puede calcular por la media inicial y la media posterior y luego dividir por la media inicial. Eso se puede calcular luego como un porcentaje.

COMPLETO: Debería obtener un porcentaje y un gráfico como resultado. Su salida debería parecerse a la imagen a continuación: