Σταθμός μέτρησης περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών του σχολείου μας - Καρδίτσα

Hosted by OSOS , contributed by johnniepap on 10 June 2019

Τα σύγχρονα έπιπλα, καθώς και άλλα αντικείμενα, απελευθερώνουν διάφορα χημικά στους κλειστούς χώρους που ζούμε. Θέλαμε να δούμε πόσο καθαρός ήταν ο αέρας της τάξης μας και να μετρήσουμε την υγρασία, τη θερμοκρασία και τη βαρομετρική πίεση. Έτσι, κατασκευάσαμε μια συσκευή που να μετράει αυτά τα χαρακτηριστικά και τα ανεβάσαμε στο διαδίκτυο στην σελίδα μας, όπου είναι διαθέσιμα σε όλους. Την τοποθετήσαμε στο σχολείο μας και μετρήσαμε τα περιβαλλοντικά δεδομένα της τάξης μας.

Learning Objectives

Βιωματική εκπαίδευση, Εκπαιδευτική καινοτομία, Συνεργατικότητα, Ηands-on Αpproach

Teacher: johnniepap

Age group

9-12

12-15

Students participating

Thematic Area: ICT

Feel

Οι συνθήκες άνεσης ενός δωματίου καθορίζονται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες αλλά και την καθαρότητα του αέρα που επικρατούν σε αυτό. Τα σύγχρονα έπιπλα , καθώς και άλλα αντικείμενα, απελευθερώνουν διάφορα χημικά στους κλειστούς χώρους που ζούμε. Οι συνθήκες αυτές είναι άμεσα συνδεδεμένες με την μαθησιακή διαδικασία. Θέλαμε να δούμε πόσο καθαρός ήταν ο αέρας της τάξης μας, αλλά και να μετρήσουμε την υγρασία , την θερμοκρασία και την βαρομετρική πίεση.

Imagine

Για να λυθεί ένα πρόβλημα θα πρέπει πρώτα να εντοπιστεί, να μετρηθεί, και στη συνέχεια να ληφθούν μέτρα αντιμετώπισης. Για αυτό το λόγο αποφασίσαμε και εμείς να φτιάξουμε ένα μετρητή που θα μετρά τα περιβαλλοντικά δεδομένα της τάξης μας για να διαπιστώσουμε αν υπάρχει πρόβλημα ή όχι.

Μοιραστήκαμε την ιδέα μας με τους κατοίκους της Καρδίτσας στον κεντρικό πεζόδομο της πόλης αλλά και με έναν Ηλεκτρολόγο Μηχανικό που εξειδικεύεται στους αυτοματισμούς. Η ανταπόκριση ήταν θετική και έτσι προχωρήσαμε στην υλοποίηση.

Create

Χρησιμοποιήσαμε ένα ESP 8266, καλώδια και ένα ΒΜΕ680. Μέσω WiFi τα δεδομένα μεταφέρονται στην Διαδικτυακή σελίδα μας https://iot.labrakis.com/stempowering-youth-karditsa/, όπου και είναι διαθέσιμα σε όλους.

Τα υλικά που χρησιμοποιήσαμε:

Nodemcu-lua-based-esp8266

bme680-environmental-sensor-sen0248

power-supply-5v-2a-usb-plug

στεγανό κουτί

Wire jumper καλώδια

breadboard

O Κώδικας:

#include

const char *ssid = "";

const char *pass = "";

const char server[] = "";

#include

#include "Adafruit_BME680.h"

#define BME_SCK 13

#define BME_MISO 12

#define BME_MOSI 11

#define BME_CS 10

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)

Adafruit_BME680 bme; // I2C

float hum_weighting = 0.25; // so hum effect is 25% of the total air quality score

float gas_weighting = 0.75; // so gas effect is 75% of the total air quality score

float hum_score, gas_score;

float gas_reference = 250000;

float hum_reference = 40;

int getgasreference_count = 0;

void setup() {

Serial.begin(115200);

while (!Serial);

Serial.println(F("BME680 test"));

Wire.begin();

if (!bme.begin()) {

Serial.println("Could not find a valid BME680 sensor, check wiring!");

while (1);

} else Serial.println("Found a sensor");

bme.setTemperatureOversampling(BME680_OS_2X);

bme.setHumidityOversampling(BME680_OS_2X);

bme.setPressureOversampling(BME680_OS_2X);

bme.setIIRFilterSize(BME680_FILTER_SIZE_3);

bme.setGasHeater(320, 150); // 320°C for 150 ms

GetGasReference();

}

void loop() {

String ADCData, station, getData, Link, payload;

Serial.print("Temperature = ");

Serial.print(bme.readTemperature());

Serial.println("°C");

Serial.print(" Pressure = ");

Serial.print(bme.readPressure() / 100.0F);

Serial.println(" hPa");

Serial.print(" Humidity = ");

Serial.print(bme.readHumidity());

Serial.println("%");

Serial.print(" Gas = ");

Serial.print(bme.readGas());

Serial.println("R\n");

float current_humidity = bme.readHumidity();

if (current_humidity >= 38 && current_humidity <= 42)

hum_score = 0.25*100; // Humidity +/-5% around optimum

else

{ //sub-optimal

if (current_humidity < 38)

hum_score = 0.25/hum_reference*current_humidity*100;

else

{

hum_score = ((-0.25/(100-hum_reference)*current_humidity)+0.416666)*100;

}

float gas_lower_limit = 5000; // Bad air quality limit

float gas_upper_limit = 50000;

{

if (gas_reference > gas_upper_limit)

gas_reference = gas_upper_limit;

}

if (gas_reference < gas_lower_limit) gas_reference = gas_lower_limit;

gas_score = (0.75/(gas_upper_limit-gas_lower_limit)*gas_reference -(gas_lower_limit*(0.75/(gas_upper_limit-gas_lower_limit))))*100;

float air_quality_score = hum_score + gas_score;

Serial.println("Air Quality = "+String(air_quality_score,1)+"% derived from 25% of Humidity reading and 75% of Gas reading - 100% is good quality air");

Serial.println("Humidity element was : "+String(hum_score/100)+" of 0.25");

Serial.println(" Gas element was : "+String(gas_score/100)+" of 0.75");

if (bme.readGas() < 120000) Serial.println("***** Poor air quality *****");

Serial.println("----------");

if ((getgasreference_count++)%10==0) GetGasReference();

String IAQs=CalculateIAQ(air_quality_score);

Serial.print(IAQs);

Serial.print(" -- ");

float IAQ=(100-air_quality_score)*5;

Serial.println(IAQ);

Serial.println("------------------------------------------------");

Serial.print("Connecting to ");

Serial.println(ssid);

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, pass);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(1000);

Serial.print(".");

}

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");

HTTPClient http; //Declare object of class HTTPClient

float t = bme.readTemperature();

getData = "?sensor=kard0Temp&value=" + String(t); //Note "?" added at front

Link = "http://iot.labrakis.com/upload.php" + getData;

Serial.println(Link);

http.begin(Link); //Specify request destination

int httpCode = http.GET(); //Send the request

payload = http.getString(); //Get the response payload

Serial.println(httpCode); //Print HTTP return code

Serial.println(payload); //Print request response payload

http.end(); //Close connection

float h = bme.readHumidity();

getData = "?sensor=kard0Hum&value=" + String(h); //Note "?" added at front

Link = "http://iot.labrakis.com/upload.php" + getData;

Serial.println(Link);

http.begin(Link); //Specify request destination

httpCode = http.GET(); //Send the request

payload = http.getString(); //Get the response payload

Serial.println(httpCode); //Print HTTP return code

Serial.println(payload); //Print request response payload

http.end(); //Close connection

float p = bme.readPressure();

getData = "?sensor=kard0Pres&value=" + String(p/100); //Note "?" added at front

Link = "http://iot.labrakis.com/upload.php" + getData;

Serial.println(Link);

http.begin(Link); //Specify request destination

httpCode = http.GET(); //Send the request

payload = http.getString(); //Get the response payload

Serial.println(httpCode); //Print HTTP return code

Serial.println(payload); //Print request response payload

http.end(); //Close connection

float a = air_quality_score;

getData = "?sensor=kard0Air&value=" + String(IAQ,2); //Note "?" added at front

Link = "http://iot.labrakis.com/upload.php" + getData;

Serial.println(Link);

http.begin(Link); //Specify request destination

httpCode = http.GET(); //Send the request

payload = http.getString(); //Get the response payload

Serial.println(httpCode); //Print HTTP return code

Serial.println(payload); //Print request response payload

http.end(); //Close connection

delay(55000);

}

void GetGasReference(){

// Now run the sensor for a burn-in period, then use combination of relative humidity and gas resistance to estimate indoor air quality as a percentage.

Serial.println("Getting a new gas reference value");

int readings = 10;

for (int i = 1; i <= readings; i++){ // read gas for 10 x 0.150mS = 1.5secs

gas_reference += bme.readGas();

}

gas_reference = gas_reference / readings;

}

String CalculateIAQ(float score){

String IAQ_text = "Air quality is ";

score = (100-score)*5;

if (score >= 301) IAQ_text += "Hazardous";

else if (score >= 201 && score <= 300 ) IAQ_text += "Very Unhealthy";