Fortgeschrittenes Indoor-Luftqualitäts-Monitoring mit Arduino & IoT

Komponenten und Zubehör

Arduino Yun Shield	×	1
Arduino Leonardo	×	1
Arduino Yun	×	1
Arduino MKR GSM 1400	×	1
Arduino MKR WAN 1300	×	1
Seeed Grove - Gas Sensor (MQ2)	×	1
Seeed Grove - Air Quality Sensor v1.3	×	1
Android-Gerät	×	1

Apps und Online-Dienste

Fortgeschrittenes Indoor-Luftqualitäts-Monitoring mit Arduino & IoT

Thinger.io Platform

Über dieses Projekt

Einführung

Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) und ihr wissenschaftlicher Beirat stuften Innenraumluftverschmutzung konsistent unter die fünf größten umweltbedingten Gesundheitsrisiken ein. Da Menschen schätzungsweise 90 % ihrer Zeit in Innenräumen verbringen, stellt schlechte Innenraumluftqualität (IAQ) ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar. Schlechte Luft kann kurzfristig Müdigkeit und Übelkeit verursachen, langfristig chronische Atemwegserkrankungen, Herzerkrankungen und Lungenkrebs. Jährliche Kosten und Produktivitätsverluste in den USA durch das „Sick Building Syndrome“ (akute Gesundheits- und Unwohlseinswirkungen, die mit schlechter IAQ und Aufenthaltsdauer in einem Gebäude zusammenhängen) werden auf 10–20 Milliarden Dollar geschätzt.

In diesem Projekt präsentieren wir ein Innenraum-Luftqualitäts-Monitoring-System. Es ist mit dem Internet verbunden, sodass die Luftqualität von überall remote visualisiert werden kann.

Mögliche Anwendungsbereiche

Wohnungen und Büros
Industrie
Fernüberwachung für Feuerwehrleute
Forschung und Landwirtschaft
Krankenhäuser und Kliniken
Intensivstationen

Benötigte Komponenten

Vielfältige IoT-Boards mit WiFi (MKR1000, Yún Rev2) und GSM/Narrowband (MKR FOX 1200, MKR WAN 1300, MKR GSM 1400). Für den Prototyp: Arduino Leonardo mit Yun Shield.
Gassensoren (MQ-2, MQ-3, MQ-7)
Luftqualitätssensor (MQ-135)
Android-Gerät
Mobile-App-Entwicklungsplattform
IoT-Cloud
Jumper-Kabel
Programmierkenntnisse
Arduino IDE / Arduino Web IDE
Solarpanel für grüne Stromversorgung

Schaltplan

Luftqualitätssensor VCC an 5V Arduino, GND an GND, SIG an A3
MQ-2 Gassensor VCC an 5V, GND an GND, SIG an A2
MQ-3 Gassensor VCC an 5V, GND an GND, SIG an A1

Firmware hochladen

Firmware (Quellcode) herunterladen und auf den Arduino hochladen. Vorher sicherstellen, dass alle Bibliotheken eingebunden sind. Siehe Tutorials zum Verbinden des Arduino Yun mit dem Internet.

Git-Repository:

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

Cloud-Konnektivität

Dokumentation von thinger.io für Cloud-Anbindung: https://docs.thinger.io/arduino

Achtung

Hier sollte ein wichtiger Hinweis stehen (im Original leer).

Demo

Zukünftige Pläne

Onboard-Anzeige für Luftqualitätsindex hinzufügen
Summer-Alarm bei hoher Schadstoffbelastung
Push-Benachrichtigungen bei Gefahrensituationen

Referenzen

US EPA. Indoor Air Quality Tools for Schools Communications Guide. epa.gov
H.S. Brightman, N. Moss. Sick Building Syndrome Studies. In: Indoor Air Quality Handbook. McGraw-Hill, 2001.
J.-J. Kim, S.K. Jung, 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 Air Quality Sensor, Grove Gas Sensor

Code

Arduino-Quellcode

// Air Quality monitoring
#include <YunClient.h>
#include <ThingerYun.h> // Thinger.io Cloud
#define USERNAME "DEIN_BENUTZERNAME"
#define DEVICE_ID "DEINE_GERAETE_ID"
#define DEVICE_CREDENTIAL "DEIN_CREDENTIAL"
ThingerYun thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);

void setup() {
  pinMode(A0, INPUT);
  pinMode(A1, INPUT);
  pinMode(A2, INPUT);
  pinMode(A3, INPUT);
  // Bridge initialisieren
  Bridge.begin();
  // Ressourcen-Ausgabe (Sensorwerte, Variablen)
  thing["LPG"] >> outputValue(analogRead(A0));
  thing["CO2"] >> outputValue(analogRead(A1));
  thing["CO"]  >> outputValue(analogRead(A2));
  thing["AIRQ"] >> outputValue(analogRead(A3));
  // Details: https://docs.thinger.io/arduino/
}

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