城市空氣：一氧化碳、溫濕度監測物聯網系統

2021-08-02

城市空氣：一氧化碳、溫濕度監測物聯網系統

由于空氣質量低、溫度異常和其他危及居民健康的因素，世界各地的城市地區都受到嚴重影響。該項目旨在監測和采樣城市中目標地點的大氣參數，例如一氧化碳濃度、溫度和濕度。隨后對收集到的數據進行采樣和分析，以確定影響這些關鍵參數的因素。在這個項目中，我們記錄了城市人口中兩個相距 5 公里的地點的數據。我們對數據進行了分析并推導出了影響這些結果的因素。

項目簡介：

該項目由基于 ESP8266 的開發板 NodeMCU 控制。它使用 MQ07 傳感器收集 CO 濃度數據，并使用 DHT11 傳感器監測溫度和濕度。一旦收集到數據，它將每分鐘上傳到云（ThingSpeak 平臺）。

我們在兩個不同的日子在兩個不同的地方收集了數據。數據已在每個位置收集了 24 小時。然后我們分析數據以找出 CO、溫度和濕度讀數的模式。這些數據模式幫助我們分配可能的原因并得出結論。

當 NODEMCU 將數據上傳到云端時，它會在 Thingspeak 云平臺上打上時間戳。ThingSpeak 將允許我們以圖表的形式可視化數據，以便我們可以定期監控數據。此外，上傳的數據可以在任何時區以“CSV”格式下載。

硬件：

NodeMCU板

DHT11（溫濕度傳感器）

MQ-07(氣體傳感器)

連接電線。

原型：

儀表板：

地點性質： 

我們在兩個不同的地點收集了 24 小時的數據。

位置1：這是一棟公寓樓，大約有20戶人家。典型的城市氛圍，樹木較少，交通污染中等。

位置 2：在特定地點緊湊且緊湊的獨立房屋。典型的城市氛圍，樹木較少，交通污染中等。

數據集： 

上述 Excel 電子表格由 CO、溫度和濕度數據組成。請注意，我們在位置 2 收集數據時遇到了 DHT11 問題，此后濕度和溫度已被丟棄。以下是這些數據集中的一些有趣觀察結果。

位置 1：烹飪引起的 CO 水平峰值

地點一：夜間下雨，氣溫下降，濕度偏高

位置 2：烹飪導致的高 CO 水平

位置 2：室外空氣的二氧化碳含量低于室內空氣

從下面的數據集中，我們可以推斷出以下觀察結果。

兩個地點的 CO 水平在早上到下午都達到峰值。這是由于使用液化石油氣的家庭烹飪。這導致 CO 水平急劇上升，隨后下午 CO 水平下降。

來自位置 2 的數據集顯示 CO 水平突然下降。這是由于傳感器放置在敞開的窗戶附近的原因。這允許更多的室外氣氛與傳感器交互。這得出結論，室外空氣中的 CO 水平低于室內空氣。這項關于室內和室外空氣比較的研究有一些類似的有趣觀察。

溫度和濕度是成反比的。每當溫度升高時，濕度就會下降，反之亦然。

算法：

將所需的密鑰（例如 API 密鑰、Thing Speak 的通道 ID、WiFi SSID 和密碼）作為字符串。

配置模擬和數字引腳以獲取輸入。

等待設備連接到 WiFi 熱點。

從 DHT11（溫度和濕度）和 MQ-07 讀取并存儲數據，然后將其存儲在變量中。

將硬件設置為每分鐘讀取傳感器數據。

將數據上傳到云端。

重復這些步驟。

代碼：

下載這些庫并將其移動到您的 Arduino 庫文件夾中。ESP8266、DHT-11庫和MQ-7。該項目由 L Mrudula Qury 構建和測試。您可以在此處從GitHub 存儲庫下載所有文件。

//圖書館

#include <ESP8266WiFi.h>

#include "dht.h" //for dht11 //溫濕度傳感器庫

#include "MQ7.h" //for mq07 //氣體傳感器庫

//....庫結束

//DHT設置

#define dht_apin D3 //數字引腳傳感器連接到NodeMCU的D3

DHT DHT;

//...設置結束

//Wifi 設置和 Thingspeak 憑證

char* ssid="你的 SSID"; //獲取wifi的ssid

char* pass="您的密碼"; //輸入對應的密碼

char* host="api.thingspeak.com";

char* writeapikey="IIHQG7GURQAKBDDM"; //

//...結尾

//引腳設置

const int mq07=A0; //Mq07連接到NodeMCU的模擬引腳A0

//...結尾

//MQ7設置

  MQ7 mq7(A0, 3.3); //至于nodeMCU vcc=3.3v

//...結尾

無效設置（）{

  Serial.begin(115200);

  WiFiClient客戶端；//客戶端變量

  //引腳模式

  pinMode（mq07，輸入）；

  //...結尾

  //無線連接

  WiFi.begin(ssid, pass);

  而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）

{

    延遲（200）；

    Serial.print("..");

  }

  Serial.println();

  Serial.println("NodeMCU 已連接！");

  Serial.println(WiFi.localIP());

  //---------------------

 

}

  // 項目所需的變量

  浮動溫度、濕度；

  浮動共同數量；

  const int httpport = 80;

  //--------------------------------------

  

無效循環（）{

  延遲（2000）；

  //來自DHT11的溫度和濕度

DHT.read11(dht_apin);

    溫度=DHT.溫度；//加載溫度

    濕度=DHT.濕度；//加載濕度

    Serial.print("當前濕度 = ");

    Serial.print（濕度）；

    Serial.print("%");

    Serial.print("溫度 = ");

    Serial.print(溫度);

    Serial.println("C");

  //.....結尾

 

  //來自MQ07的CO

    coquantity = mq7.getPPM(); //以PPM讀取COquantity

    Serial.print("COquantity :");

    Serial.print(coquantity);

    Serial.println("ppm");

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

  //....結尾

  // 客戶端并將數據推送到服務器（云）

    WiFiClient客戶端；

    if(!client.connect(host,httpport))

{

      Serial.println("沒有客戶端");

      返回;

    }

   

    字符串 url="/update?key=";

    url+=writeapikey;

    //上傳溫度數據

      url+="&field1=";

      url+=字符串（濕度）；

    //----------------------------

    // 上傳濕度數據

       url+="&field2=";

       url+=字符串（溫度）；

    //-------------

    // 上傳光照強度數據

url+="&field3=";

       url+=String(coquantity);

    //-------------

    // 上傳url到云端并斷開客戶端

     client.print(String("GET ") + url + "HTTP/1.1\r\n" + "Host :" + host + "\r\n" + "Connection: close\r\n\r\n" );

     客戶端停止（）；

    //-------------

    // 等待 60 秒

      延遲（60000）；

 

}