Sistema de monitoramento de qualidade do ar interno e lixo

Aplicativos e serviços online

	IOTA Emaranhado
	Node.js
	Raspberry Pi Raspbian
	Arduino IDE
	MQTT

Sobre este projeto

1. Introdução

• CPU:ARM Cortex A53 Quad-core de 64 bits com clock de 1,2 GHz.
• GPU:multimídia VideoCore IV de 400 MHz.
• Memória:1 GB LPDDR2-900 SDRAM (ou seja, 900 MHz)
• Portas USB:4.
• Saídas de vídeo:HDMI, vídeo composto (PAL e NTSC) via conector de 3,5 mm.
• Rede:Ethernet 10/100 Mbps e LAN sem fio 802.11n.

• Microcontrolador:ATmega328.
• Tensão operacional:5 V.
• Tensão de entrada (recomendado):7-12 V.
• Tensão de entrada (limites):6-20 V.
• Pinos de E / S digitais:14 (dos quais 6 fornecem saída PWM)
• Pinos de entrada analógica:6.
• Corrente DC por pino de E / S:40 mA.
• Corrente DC para pino de 3,3 V:50 mA.

• Finalmente, módulo WiFi programável.
• IO de hardware semelhante ao Arduino (definido por software).
• Pode ser programado com o Arduino IDE.
• USB-TTL incluído, plug &play.
• 10 GPIOs D0-D10, funcionalidade PWM, comunicação IIC e SPI, 1 fio e ADC A0 etc., tudo em uma placa.

• 1. Introdução
• 2. Instalação de software
• 3. Sistema de monitoramento da qualidade do ar interno v1
• 4. Sistema de monitoramento da qualidade do ar interno v2
• 5. Sistema de monitoramento de lixo
• 6. Conclusões

2. Instalação de software

  $ curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_8.x | sudo -E bash - 
 $ sudo apt-get install -y nodejs  

  $ wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.56.tar.gz 
 $ tar zxvf bcm2835-1.56.tar.gz 
 $ cd bcm2835 -1.56 
 $ ./configure 
 $ make 
 $ sudo make check 
 $ sudo make install  

  $ cd ~ 
 $ git clone https://github.com/guillengap/indoor-air-quality-and-garbage-monitoring-system.git 
 $ cd indoor-air -quality-and-garbage-monitoring-system 
 $ npm install  

  $ nmp install serialport  

3. Sistema de monitoramento da qualidade do ar interno v1

• sensor.js :Os dados do sensor DHT11 são lidos e exibidos:temperatura e umidade.
• mam_sensor.js :Os dados do sensor DHT11 são lidos e publicados no IOTA Tangle usando MAM.
• mam_receive.js :Extraia os dados armazenados do IOTA Tangle usando MAM e exiba os dados.

  $ node sensor.js  

  $ node mam_sensor.js  

  // const iota =new IOTA ({provider:'https://nodes.testnet.iota.org:443'}); 
 const iota =new IOTA ({provedor:'https ://potato.iotasalad.org:14265 '}); 
 // const iota =new IOTA ({provedor:' https://peanut.iotasalad.org:14265 '});  

• Cidade:MÉXICO
• Edifício:65
• Data e hora (UTC):ANO. MÊS, DIA, HORA. MINUTOS E SEGUNDOS
• Dados:temperatura em graus Celsius e Fahrenheit e porcentagem de umidade relativa

  $ node mam_receive.js AMBTIKZKEVEEQFCUGIDUOLDOXL9OZQ9GOMNBFYHVRAUCAMHDQQJBSNAMFZYRLTUVAHFDINHTTFKIPELIG  

  // RECEBER DADOS DO TANGLE 
 const executeDataRetrieval =função assíncrona (rootVal, keyVal) {
 let resp =await Mam.fetch (rootVal, MODE, keyVal, function (data) {
 let json =JSON.parse (iota.utils.fromTrytes (data)); 
 console.log (`Cidade:$ {json.city}, Edifício:$ {json.building}, Tempo :$ {json.dateTime} UTC, Dados:$ {json.data} `); 
}); 
}  

4. Sistema de monitoramento da qualidade do ar interno v2

• sensorArduino.ino :Este código é para capturar os dados dos três sensores:sensor de umidade e temperatura DHT11, sensor de gás MQ-2 LPG e sensor de gás MQ-7 CO.
• listportsArduino.ino :Mostra as portas disponíveis da placa Arduino UNO.
• sensorArduino.js :Os dados dos sensores DHT11, MQ-2 e MQ-7 são lidos e exibidos.
• mam_sensorArduino.js :Os dados dos sensores DHT11, MQ-2 e MQ-7 são lidos e publicados no Tangle usando MAM.
• mam_receiveArduino.js :Extraia os dados armazenados do Tangle usando MAM e exiba os dados.

  $ node listportsArduino.js  

  $ node mam_sensorArduino.js  

• Cidade:NY
• Edifício:13
• Data e hora (UTC):ANO. MÊS, DIA, HORA. MINUTOS E SEGUNDOS
• Dados:gás GLP em ppm, gás CO em ppm, temperatura em graus Celsius, porcentagem de umidade relativa,

  // RECEBER DADOS DO TANGLE 
 const executeDataRetrieval =função assíncrona (rootVal, keyVal) {
 let resp =await Mam.fetch (rootVal, MODE, keyVal, function (data) {
 let json =JSON.parse (iota.utils.fromTrytes (data)); 
 console.log (`Cidade:$ {json.city}, Edifício:$ {json.building}, Tempo :$ {json.time} UTC, Dados:$ {json.data} `); 
}); 
 executeDataRetrieval (resp.nextRoot, keyVal); 
}  

5. Sistema de monitoramento de lixo

• trashcan.ino :Este código calcula a quantidade de lixo, dentro de uma lixeira em%. Em seguida, envie os dados para a placa Raspberry Pi 3B, usando o protocolo MQTT.
• nodemcu_mqtt_mam .js :Os dados do sensor SRF05 são lidos e publicados no Tangle usando MAM.
• nodemcu_mam_receive.js :Extraia os dados armazenados do Tangle usando MAM e exiba os dados.

• Selecione o menu:Esboço> Incluir biblioteca> Gerenciar bibliotecas
• Pesquise por:PubSub
• Selecione PubSubClient (Nick O'Leary) e instale a versão mais recente

  $ cd ~ 
 $ wget http://repo.mosquitto.org/debian/mosquitto-repo.gpg.key 
 $ apt-key add mosquitto-repo.gpg.key 
 $ cd /etc/apt/sources.list.d/$ wget http://repo.mosquitto.org/debian/mosquitto-stretch.list  

  $ cd ~ 
 $ wget http://security.debian.org/debian-security/pool/updates/main/o/openssl/libssl1.0.0_1.0.1t-1+deb8u11_armhf .deb 
 $ sudo dpkg -i libssl1.0.0_1.0.1t-1 + deb8u11_armhf.deb 
 $ wget http://ftp.nz.debian.org/debian/pool/main/libw/ libwebsockets / libwebsockets3_1.2.2-1_armhf.deb 
 $ sudo dpkg -i libwebsockets3_1.2.2-1_armhf.deb  

  $ sudo apt-get install mosquitto mosquitto-clients  

  $ npm install mqtt --save  

  $ mosquito -v  

  $ sudo /etc/init.d/mosquitto start 
 $ sudo /etc/init.d/mosquitto stop  

  $ ifconfig  

• placa NodeMCU 1.0
• Porta serial
• Serial.begin (115200);
• const char * wifi_ssid ="ARRIS-WXYZ";
• const char * wifi_password ="XXXXXXXXXXXX";
• const char * mqtt_server ="192.168.0.12"; // RASPBERRY IP
• int trashcan =25; // MINHA LIXEIRA TEM 25 CM DE COMPRIMENTO

  $ nodemcu_mqtt_mam.js  

• Cidade:BERLIM
• Edifício:7
• Data e hora (UTC):ANO. MÊS, DIA, HORA. MINUTOS E SEGUNDOS
• Dados:porcentagem da lata de lixo.

  // RECEBER DADOS DO TANGLE 
 const executeDataRetrieval =função async (rootVal, keyVal) {
 let resp =await Mam.fetch (rootVal, MODE, keyVal, function (data) {
 let json =JSON.parse (iota.utils.fromTrytes (data)); 
 console.log (`Cidade:$ {json.city}, Edifício:$ {json.building}, dateTime :$ {json.dateTime} UTC, Dados:$ {json.data} `); 
}); 
 executeDataRetrieval (resp.nextRoot, keyVal); 
}  

  const iota =new IOTA ({provedor:'https://durian.iotasalad.org:14265'});  

6. Conclusões

Código

• sensor.js
• mam_sensor.js
• mam_receive.js
• mam_sensorArduino.js
• mam_receiveArduino.js

sensor.js JavaScript

 const sensor =require ('node-dht-sensor'); const TIMEINTERVAL =10; // SECONDSconst SENSORTYPE =11; // 11 =DHT11, 22 =DHT22const GPIOPIN =4; // RASPBERRY GPIO PIN DO SENSOR DHT11 function readSensor () {sensor.read (SENSORTYPE, GPIOPIN, function (err, temperatura, umidade) {if (! Err) {console.log ('temp:' + temperature.toFixed (1 ) + 'C,' + 'umidade:' + umidade.toFixado (1) + '%');} else {console.log (err);}});} readSensor (); // ATUALIZAR AUTOMATICAMENTE O VALOR DO SENSOR CADA 10 SECONDSsetInterval (readSensor, TIMEINTERVAL * 1000); 

mam_sensor.jsJavaScript

const sensor =require('node-dht-sensor');const Mam =require('./lib/mam.client.js');const IOTA =require('iota.lib.js');const moment =require('moment');//const iota =new IOTA({ provider:'https://nodes.testnet.iota.org:443' });const iota =new IOTA({ provider:'https://potato.iotasalad.org:14265' });//const iota =new IOTA({ provider:'https://peanut.iotasalad.org:14265' });const MODE ='restricted'; // PUBLIC, PRIVATE OR RESTRICTEDconst SIDEKEY ='mysecret'; // USED ONLY IN RESTRICTED MODEconst SECURITYLEVEL =3; const TIMEINTERVAL =30; // SECONDSconst SENSORTYPE =11; // 11=DHT11, 22=DHT22const GPIOPIN =14; // RASPBERRY GPIO PIN FROM DHT11 SENSOR// INITIALIZE MAM STATElet mamState =Mam.init(iota, undefined, SECURITYLEVEL);// CHANNEL MODEif (MODE =='restricted') { const key =iota.utils.toTrytes(SIDEKEY); mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE, key);} else { mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE);}// PUBLISH TO TANGLEconst publish =async function(packet) { // CREATE MAM PAYLOAD const trytes =iota.utils.toTrytes(JSON.stringify(packet)); const message =Mam.create(mamState, trytes); // SAVE NEW MAMSTATE mamState =message.state; console.log('Root:', message.root); console.log('Address:', message.address); // ATTACH THE PAYLOAD await Mam.attach(message.payload, message.address); return message.root;}function readSensor(){ sensor.read(SENSORTYPE, GPIOPIN, async function(err, temperature, humidity) { if (!err) { const city =('MEXICO'); const building =('65'); const dateTime =moment().utc().format('YYYY/MM/DD hh:mm:ss'); const data =`{Temperature:${temperature.toFixed(1)}°C (${(temperature.toFixed(1)*1.8)+32}°F), Humidity:${humidity.toFixed(1)}%}`; const json ={"data":data, "dateTime":dateTime, "building":building, "city":city}; const root =await publish(json); console.log(`City:${json.city}, Building:${json.building}, Time:${json.dateTime} UTC, Data:${json.data}, root:${root}`); } else { console.log(err); } });}// START ITreadSensor();// AUTOMATICALLY UPDATE SENSOR VALUE EVERY 30 SECONDSsetInterval(readSensor, TIMEINTERVAL*1000);

mam_receive.jsJavaScript

const Mam =require('./lib/mam.client.js');const IOTA =require('iota.lib.js');//const iota =new IOTA({ provider:'https://nodes.testnet.iota.org:443' });const iota =new IOTA({ provider:'https://potato.iotasalad.org:14265' });//const iota =new IOTA({ provider:'https://peanut.iotasalad.org:14265' });const MODE ='restricted'; // PUBLIC, PRIVATE OR RESTRICTEDconst SIDEKEY ='mysecret'; // USED ONLY IN RESTRICTED MODElet root;let key;// CHECK THE ARGUMENTSconst args =process.argv;if(args.length !=3) { console.log('Missing root as argument:node mam_receive.js '); process.exit();} else if(!iota.valid.isAddress(args[2])){ console.log('You have entered an invalid root:'+ args[2]); process.exit();} else { root =args[2];}// INITIALISE MAM STATElet mamState =Mam.init(iota);// SET CHANNEL MODEif (MODE =='restricted') { key =iota.utils.toTrytes(SIDEKEY); mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE, key);} else { mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE);}// RECEIVE DATA FROM THE TANGLEconst executeDataRetrieval =async function(rootVal, keyVal) { let resp =await Mam.fetch(rootVal, MODE, keyVal, function(data) { let json =JSON.parse(iota.utils.fromTrytes(data)); console.log(`City:${json.city}, Building:${json.building}, Time:${json.dateTime} UTC, Data:${json.data}`); }); }executeDataRetrieval(root, key);

mam_sensorArduino.jsJavaScript

const SerialPort =require('serialport');const moment =require('moment');const IOTA =require('iota.lib.js');const Mam =require('./lib/mam.client.js');//const iota =new IOTA({ provider:'https://nodes.testnet.iota.org:443' });const iota =new IOTA({ provider:'https://potato.iotasalad.org:14265' });const MODE ='restricted'; // PUBLIC, PRIVATE, RESTRICTEDconst SIDEKEY ='mysecret'; // ONLY ASCII CHARACTERSconst SECURITYLEVEL =3; // 1, 2, 3const PORTNAME ='/dev/ttyACM1'; // ENTER VALID PORT const port =new SerialPort(PORTNAME, { baudRate:9600, autoOpen:true});const Readline =SerialPort.parsers.Readline;const parser =port.pipe(new Readline({ delimiter:'\r\n' }));// INITIALIZE MAM STATElet mamState =Mam.init(iota, undefined, SECURITYLEVEL);// SET CHANNEL MODEif (MODE =='restricted') { const key =iota.utils.toTrytes(SIDEKEY); mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE, key);} else { mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE);}// PUBLISH TO TANGLEconst publish =async function(packet) { // CREATE MAM PAYLOAD const trytes =iota.utils.toTrytes(JSON.stringify(packet)); const message =Mam.create(mamState, trytes); // SAVE NEW MAMSTATE mamState =message.state; console.log('Root:', message.root); console.log('Address:', message.address); // ATTACH THE PAYLOAD await Mam.attach(message.payload, message.address); return message.root;}// SERIAL PORT LIBRARY EVENTSport.on('open', showPortOpen);parser.on('data', readSerialData);port.on('close', showPortClose);port.on('error', showError);// CALLBACK FUNCTIONSfunction showPortOpen() { console.log('Serial port open. Data rate:' + port.baudRate);}async function readSerialData(data){ let json ={}; const time =moment().utc().format('YYYY/MM/DD hh:mm:ss'); const city =('NY'); const building =('13'); json['time'] =time; json['city'] =`${city}`; json['building'] =`${building}`; json['data'] =`{${data}}`; console.log('json =',json); const root =await publish(json);}function showPortClose() { console.log('Serial port closed.');}function showError(error) { console.log('Serial port error:' + error);}

mam_receiveArduino.jsJavaScript

const Mam =require('./lib/mam.client.js');const IOTA =require('iota.lib.js');//const iota =new IOTA({ provider:'https://nodes.testnet.iota.org:443' });const iota =new IOTA({ provider:'https://potato.iotasalad.org:14265' });const MODE ='restricted'; // PUBLIC, PRIVATE OR RESTRICTEDconst SIDEKEY ='mysecret'; // ENTER ONLY ASCII CHARACTERSlet root;let key;// CHECK THE ARGUMENTSconst args =process.argv;if(args.length !=3) { console.log('Missing root as argument:node mam_receive.js '); process.exit();} else if(!iota.valid.isAddress(args[2])){ console.log('You have entered an invalid root:'+ args[2]); process.exit();} else { root =args[2];}// INITIALIZE MAM STATElet mamState =Mam.init(iota);// SET CHANNEL MODEif (MODE =='restricted') { key =iota.utils.toTrytes(SIDEKEY); mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE, key);} else { mamState =Mam.changeMode(mamState, MODE);}// RECEIVE DATA FROM THE TANGLEconst executeDataRetrieval =async function(rootVal, keyVal) { let resp =await Mam.fetch(rootVal, MODE, keyVal, function(data) { let json =JSON.parse(iota.utils.fromTrytes(data)); console.log(`City:${json.city}, Building:${json.building}, Time:${json.time} UTC, Data:${json.data}`); }); executeDataRetrieval(resp.nextRoot, keyVal);}executeDataRetrieval(root, key);

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