Sistema Avanzado de Monitorización de Calidad del Aire Interior con Arduino e IoT

Componentes y materiales

Arduino Yun Shield	×	1
Arduino Leonardo	×	1
Arduino Yun	×	1
Arduino MKR GSM 1400	×	1
Arduino MKR WAN 1300	×	1
Seeed Grove - Sensor de Gas (MQ2)	×	1
Seeed Grove - Sensor de Calidad del Aire v1.3	×	1
Dispositivo Android	×	1

Aplicaciones y servicios en línea

Sistema Avanzado de Monitorización de Calidad del Aire Interior con Arduino e IoT

Plataforma Thinger.io

Acerca de este proyecto

Introducción

La contaminación del aire interior ha sido clasificada consistentemente por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) y su Junta Asesora Científica como uno de los cinco principales riesgos para la salud pública ambiental. Una persona promedio pasa aproximadamente el 90% de su tiempo en interiores, por lo que una mala calidad del aire interior (CAI) representa un riesgo sustancial para la salud pública. La mala calidad del aire puede causar problemas de salud a corto plazo, como fatiga y náuseas, así como enfermedades respiratorias crónicas, enfermedades cardíacas y cáncer de pulmón. Se estima que los costos anuales y las pérdidas de productividad en EE. UU. ascienden a entre 10.000 y 20.000 millones de dólares relacionados con el síndrome del edificio enfermo, que se define para describir efectos agudos de salud y malestar que parecen estar vinculados a la mala calidad del aire interior y el tiempo pasado en un edificio.

En este proyecto, presentamos un sistema de monitorización de la calidad del aire interior. Nuestro sistema está conectado a Internet, por lo que cualquiera puede visualizar remotamente el índice de calidad del aire desde cualquier lugar.

Posibles dominios de aplicación de este sistema

Hogares y oficinas
Industrias
Detección remota para bomberos
Investigación y agricultura
Hospitales y clínicas
Unidades de cuidados intensivos (UCI)

Elementos necesarios

Amplia gama de placas IoT con WiFi (MKR1000 y Yún Rev2) y conectividad GSM/banda estrecha (MKR FOX 1200, MKR WAN 1300 y MKR GSM 1400). [Para la prototipación de este proyecto usé Arduino Leonardo con Yun shield]
Sensores de gas (MQ-2, 3, 7)
Sensor de calidad del aire (MQ-135)
Dispositivo Android
Plataforma de desarrollo de aplicaciones móviles
Nube IoT
Cables de conexión
Habilidades de programación
Arduino IDE / Arduino Web IDE
Panel solar para fuente de energía verde

Diagrama de circuito

Sensor de Calidad del Aire VCC a pin 5V de Arduino, GND a GND de Arduino, SIG a pin A3 de Arduino
Sensor de gas MQ-2 VCC a pin 5V de Arduino, GND a GND de Arduino, SIG a pin A2 de Arduino
Sensor de gas MQ-3 VCC a pin 5V de Arduino, GND a GND de Arduino, SIG a pin A1 de Arduino

Subir el firmware

Descarga el firmware (código fuente) y súbelo a la placa Arduino. Antes de subir, asegúrate de haber incluido todas las librerías. Consulta este tutorial para conectar el Arduino Yun a Internet.

Repositorio git

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

Conectividad en la nube

Consulta la sección de documentación de thinger.io para la conectividad en la nube: https://docs.thinger.io/arduino

Atención

Demostración

Plan futuro

Añadir indicador a bordo para mostrar el índice de calidad del aire.
Alarma basada en zumbador cuando se detecta alta contaminación.
Notificaciones push para alertar a los usuarios durante situaciones peligrosas.

Referencias

Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (USEPA). Guía de comunicaciones sobre herramientas de calidad del aire interior para escuelas. Disponible en https://www.epa.gov.
H.S. Brightman y N. Moss. Estudios sobre el síndrome del edificio enfermo y compilación de valores normativos y comparativos. Manual de Calidad del Aire Interior. Editores: J. D. Spengler, J. F. McCarthy y J. M. Samet, Nueva York: McGraw-Hill, 2001.
J.-J. Kim, S.K. Jung y J.T. Kim. Monitorización inalámbrica de la calidad del aire interior mediante una red de sensores. Indoor and Built Environment, 19:1:145-150, 2010.
thinger.io
Arduino Yun
Arduino.cc
Grove - sensor de calidad del aire
Grove - sensor de gas

Código

Código fuente de Arduino

Código fuente de ArduinoArduino

// Monitorización de calidad del aire
#include <YunClient.h>
#include <ThingerYun.h> // La nube Thinger.io
#define USERNAME "TU_USUARIO"
#define DEVICE_ID "TU_DISPOSITIVO_ID"
#define DEVICE_CREDENTIAL "TU_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();
  // ejemplo de recurso de salida (ej. leer valor de sensor, variable, etc)
  thing["LPG"] >> outputValue(analogRead(A0)); // opcional
  thing["CO2"] >> outputValue(analogRead(A1));
  thing["CO"] >> outputValue(analogRead(A2));
  thing["AIRQ"] >> outputValue(analogRead(A3));
  // más detalles en https://docs.thinger.io/arduino/
}

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