Sistema Avançado de Monitoramento de Qualidade do Ar Interno com Arduino e IoT

Componentes e Materiais

Arduino Yun Shield	×	1
Arduino Leonardo	×	1
Arduino Yun	×	1
Arduino MKR GSM 1400	×	1
Arduino MKR WAN 1300	×	1
Seeed Grove - Sensor de Gás (MQ2)	×	1
Seeed Grove - Sensor de Qualidade do Ar v1.3	×	1
Dispositivo Android	×	1

Aplicativos e Serviços Online

Plataforma Thinger.io

Sobre este Projeto

Introdução

A poluição do ar interno foi consistentemente classificada pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) e seu Conselho Consultivo Científico como estando entre os cinco principais riscos ambientais para a saúde pública. A pessoa média passa aproximadamente 90% do tempo em ambientes internos, de modo que a má qualidade do ar interno (QAI) representa um risco substancial à saúde pública. A má qualidade do ar pode causar problemas de saúde de curto prazo, como fadiga e náusea, bem como doenças respiratórias crônicas, doenças cardíacas e câncer de pulmão. Estima-se que os custos anuais e perdas de produtividade nos EUA sejam de US$ 10 a 20 bilhões relacionados à síndrome do edifício doente, definida para descrever efeitos agudos de saúde e desconforto que parecem estar ligados à má qualidade do ar interno e ao tempo passado em um edifício.

Neste projeto, apresentamos um sistema de monitoramento de qualidade do ar interno. Nosso sistema está conectado à Internet e, como resultado, qualquer pessoa pode visualizar remotamente o índice de qualidade do ar de qualquer lugar.

Sistema Avançado de Monitoramento de Qualidade do Ar Interno com Arduino e IoT

Possíveis Domínios de Aplicação deste Sistema

Residências e escritórios
Indústrias
Sensoriamento remoto para bombeiros
Pesquisa e agricultura
Hospitais e clínicas
Unidades de terapia intensiva (UTI)

Componentes Necessários

Ampla gama de placas IoT com WiFi (MKR1000 e Yún Rev2) e conectividade GSM/narrowband (MKR FOX 1200, MKR WAN 1300 e MKR GSM 1400). [Para prototipagem deste projeto, usei Arduino Leonardo com Yun Shield]
Sensores de gás (MQ-2, 3, 7)
Sensor de qualidade do ar (MQ-135)
Dispositivo Android
Plataforma de desenvolvimento de aplicativos móveis
Nuvem IoT
Fios jumpers
Habilidades de programação
Arduino IDE / Arduino Web IDE
Painel solar para fonte de energia verde

Diagrama de Circuito

Sensor de Qualidade do Ar VCC para pino 5V do Arduino
GND para pino GND do Arduino
SIG para pino A3 do Arduino

Sensor de gás MQ-2 VCC para pino 5V do Arduino
GND para pino GND do Arduino
SIG para pino A2 do Arduino

Sensor de gás MQ-3 VCC para pino 5V do Arduino
GND para pino GND do Arduino
SIG para pino A1 do Arduino

Carregar o Firmware

Baixe o firmware (código-fonte) e carregue-o na placa Arduino. Antes de carregar, certifique-se de que incluiu todas as bibliotecas. Consulte este tutorial para conectar o Arduino Yun à Internet.

Repositório Git

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

Conectividade com a Nuvem

Consulte a seção de documentação do thinger.io para conectividade com a nuvem: https://docs.thinger.io/arduino

Atenção

Detalhes importantes sobre configuração e segurança devem ser observados antes da implantação.

Demonstração

Planos Futuros

Indicador a bordo deve ser adicionado para indicar o índice de qualidade do ar.
Alarme baseado em buzzer quando poluição alta for detectada.
Notificação push para alertar usuários durante situações perigosas.

Referências

US Environmental Protection Agency (USEPA). Indoor air quality tools for schools Communications guide. Disponível em https://www.epa.gov.
H.S. Brightman e N. Moss. Sick building syndrome studies and the compilation of normative and comparative values. Indoor Air Quality Handbook. Editores: J. D. Spengler, J. F. McCarthy e J. M. Samet, Nova York: McGraw-Hill, 2001.
J.-J. Kim, S.K. Jung e 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 - sensor de qualidade do ar
Grove - sensor de gás

Código

Código-fonte Arduino

// Monitoramento de Qualidade do Ar
#include <YunClient.h>
#include <ThingerYun.h>
// A nuvem Thinger.io
#define USERNAME "SEU_USUARIO"
#define DEVICE_ID "SEU_DEVICE_ID"
#define DEVICE_CREDENTIAL "SUA_CREDENCIAL"
ThingerYun thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);

void setup() {
  pinMode(A0, INPUT);
  pinMode(A1, INPUT);
  pinMode(A2, INPUT);
  pinMode(A3, INPUT);
  // inicializar bridge
  Bridge.begin();
  // exemplo de recurso de saída (ex: ler valor de sensor, variável, etc)
  thing["LPG"] >> outputValue(analogRead(A0)); // opcional
  thing["CO2"] >> outputValue(analogRead(A1));
  thing["CO"] >> outputValue(analogRead(A2));
  thing["AIRQ"] >> outputValue(analogRead(A3));
  // mais detalhes em https://docs.thinger.io/arduino/
}

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