Nghiên cứu chế tạo hệ đo nồng độ hạt bụi PM2 5 và PM10 trong không khí dựa trên arduino

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Duy Dƣơng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ ĐO NỒNG ĐỘ HẠT BỤI PM2.5 VÀ PM10 TRONG KHƠNG KHÍ DỰA TRÊN ARDUINO LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Duy Dƣơng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ ĐO NỒNG ĐỘ HẠT BỤI PM2.5 VÀ PM10 TRONG KHƠNG KHÍ DỰA TRÊN ARDUINO \ Chun ngành: Vật lý vô tuyến điện tử Mã số: 8440130.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM VĂN THÀNH Hà Nội – Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Lời luận văn em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Văn Thành Thầy tận tình quan tâm hướng dẫn em q trình hồn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tồn thể thầy giáo khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội dạy bảo em tận tình suốt trình học tập khoa Em xin gửi lời tới quan em công tác công ty TNHH Ratoc tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành chương trình cao học Nhân dịp em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè bên em, cổ vũ, động viên, giúp đỡ em suốt q trình học tập hồn thành luận văn Nghiên cứu tài trợ Đại học Quốc gia Hà Nội đề tài mã số QG.18.17 Hà Nội, tháng 12 năm 2018 Học viên Phạm Duy Dương i MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1.Định nghĩa nồng độ bụi PM2.5 PM10 ảnh hƣởng chúng tới môi trƣờng sức khỏe ngƣời 1.1.1 Hạt trôi 1.1.2 Định nghĩa bụi PM2.5 PM10 1.2 Phƣơng pháp đánh giá nồng độ bụi PM2.5 PM10 thông qua số AQI (Air Quality Index) 1.2.1 Khái niệm số AQI .5 1.2.2 Các phương pháp tính tốn AQI số nước giới 1.2.3 Phương pháp tính tốn số chất lượng khơng khí (AQI) theo sổ tay hướng dẫn tổng cục môi trường Việt Nam ban hành 1.3 Internet kết nối vạn vật phƣơng pháp xây dựng mơ hình quan trắc mơi trƣờng tự động ứng dụng Internet kết nối vạn vật: 12 1.3.1 Internet kết nối vạn vật (Internet of Thing - IoT) .12 1.3.2 Phương pháp xây dựng mơ hình quan trắc mơi trường tự động ứng dụng Internet kết nối vạn vật: .13 1.3.3 Giao tiếp truyền thông nối tiếp UART [3] .13 1.3.4 Bộ giao thức TCP/IP [13] 14 1.4 Các phƣơng pháp đo nồng độ bụi PM2.5 PM10 16 1.4.1 Phương pháp hấp thụ tia beta [5] .16 1.4.2 Phương pháp tán xạ 17 Chƣơng – CHẾ TẠO THIẾT BỊ 20 2.1 Các module phần cứng, phần mềm website hỗ trợ IoT .20 2.1.1 Arduino Uno R3 .20 2.1.2 Cảm biến Nova PM sensor SDS011 22 2.1.3 LCD I2C 25 2.1.4 ESP 8266 26 2.1.5 Website: https// thingspeak.com 27 2.1.6 AppInventor – phần mềm lập trình Android 30 ii 2.2 Chế tạo thiết bị 31 2.2.1 Kết nối phần cứng thiết bị 31 2.2.2 Đưa liệu từ ESP8266 lên thingspeak.com 33 2.2.3 Truyền liệu từ thingspeak điện thoại xử lý số liệu thông qua phần mềm viết cho hệ điều hành Android 35 2.2.4 Mơ hình Internet kết nối vạn vật thiết bị đo PM2.5 PM10 sử dụng Arduino 38 2.2.5.Lưu đồ thuật toán 40 Chƣơng – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Kết chế tạo thiết bị đo nồng độ bụi PM2.5 PM10 sử dụng Arduino 43 3.2 Kết đo nồng độ bụi PM2.5 PM10 số địa điểm Hải Phòng: 46 3.2.1 Đo tỉnh lộ 354, đoạn qua xã Mỹ Đức, huyện An Lão, Hải Phòng: 47 3.2.2 Đo đường bao Nguyễn Bỉnh Khiêm, quận Ngơ Quyền, Hải Phòng: 49 3.2.3 Đo nhà thôn Tiến Lập, xã Mỹ Đức, huyện An Lão, Hải Phòng: 52 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 64 iii KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AIDS : Hệ thống suy giảm miễn dịch mắc phải AQI : Chỉ số chất lượng khơng khí EPI : Chỉ số chất lượng môi trường GTTT : Giá trị tức thời IoT : Internet kết nối vạn vật MIT : Học viện công nghệ Massachusetts ONKK : Ơ nhiễm khơng khí OOP : Lập trình hướng đối tượng QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chẩn Việt Nam UART : Giao tiếp truyền thông nối tiếp US EPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ WHO : Tổ chức y tế giới iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các mức cảnh báo AQI Hoa Kỳ Bảng 1.2 Bảng số số dùng để tính AQI Bảng 1.3 Bảng tiêu chuẩn khơng khí Hoa Kỳ Bảng 1.4 Các mức AQI áp dụng Astralia Bảng1.5 Các thơng số giá trị tiêu chuẩn để tính AQI Bảng 1.6 Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí Astralia Bảng 1.7 Bảng cảnh báo chất lượng khơng khí AQI Việt Nam .11 Bảng 1.8 Bảng giá trị QCx quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng khơng khí xung quanhQCVN 05:2009/BTNMT .11 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật cảm biến Nova PM sensor SDS011 23 Bảng 2.2 Bảng nội dung byte 24 Bảng 2.3 Bảng kết nối chân cho module phần cứng thiết bị 32 Bảng 2.4 Bảng cảnh báo chất lượng khơng khí AQI Việt Nam 36 Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật thiết bị 43 Bảng 3.2 Tính tốn giá thành thiết bị 44 Bảng 3.3 So sánh thiết bị với số sản phẩm thị trường .45 Bảng 3.4 Chỉ số AQI theo ngày 25/11/2018 47 Bảng 3.5 Chỉ số AQI ngày 25/11/2018 49 Bảng 3.6 Chỉ số AQI theo ngày 20/11/2018 49 Bảng 3.7 Chỉ số AQI ngày 20/11/2018 51 Bảng 3.8 Chỉ số AQI theo ngày 11/11/2018 .52 Bảng 3.9 Chỉ `số AQI ngày 11/11/2018 53 Bảng 3.10 Chỉ số AQI theo ngày 12/11/2018 53 Bảng 3.11 Chỉ số AQI ngày 12/11/2018 54 Bảng 3.12 Chỉ số AQI theo ngày 13/11/2018 54 Bảng 3.13 Chỉ số AQI ngày 13/11/2018 55 Bảng 3.14 Chỉ số AQI theo ngày 14/11/2018 .55 Bảng 3.15 Chỉ số AQI ngày 14/11/2018 56 Bảng 3.16 Chỉ số AQI theo ngày 15/11/2018 .56 Bảng 3.17 Chỉ số AQI ngày 15/11/2018 57 v Bảng 3.18 Chỉ số AQI từ ngày 7h ngày 11/11/2018 đến ngày 15/11/2018 58 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Ơ nhiễm khơng khí nhà máy sản xuất cơng nghiệp .3 Hình 1.2 Ơ nhiễm khơng khí giao thơng thị Việt Nam Hình 1.3 Mơ hình IoT cho hệ thống quan trắc mơi trường tự động 13 Hình 1.4 Q trình đóng gói tệp tin .15 Hình 1.5 Quá trình truyền tin thông qua giao thức TCP/IP 15 Hình 1.6 Nguyên lý đo bụi phương pháp tán xạ ánh sáng 18 Hình 2.1.Sơ đồ Arduino Uno R3 .20 Hình 2.2 Hình ảnh sơ đồ cảm biến 23 Hình 2.3.Hình ảnh LCD I2C 25 Hình 2.4 Hình ảnh module ESP – 01 sử dụng chíp ESP 8266 26 Hình 2.5 Hình ảnh đồ thị website https://thingspeak.com .27 Hình 2.6 Hình ảnh đoạn code viết ngơn ngữ App inventor 31 Hình 2.7 Đồ thị đo PM 2.5 .33 Hình 2.9 .Hình ảnh hiển thị kết đo bụi PM2.5 34 Hình 2.10 Hình ảnh hiển thị kết đo bụi PM10 34 Hình 2.11.Hình ảnh hiển thị vị trí đo 35 Hình 2.12.Hình ảnh App cho ứng dụng di động Android .38 Hình 2.13 Mơ hình IoT dành cho thiết bị 39 Hình 2.14 Lưu đồ thuật tốn cho Arduino .41 Hình 2.15 Lưu đồ thuật toán cho App Inventor .42 Hình 3.1a Hình ảnh kết nối module thiết bị .45 Hình 3.1.b Hình ảnh thiết bị đóng hộp 45 Hình 3.2 Đồ thị số AQI PM2.5 ngày 25/11 .48 Hình 3.3 Đồ thị sốAQI PM10 ngày 25/11 48 Hình 3.4.Đồ thị sốAQI PM2.5ngày 20/11 50 51 Hình 3.5 Đồ thị số AQI PM10 ngày 20/11 51 Hình 3.6 Đồ thị số AQI PM2.5 từ 7h ngày 11/11 đến hết ngày 15/11 58 Hình 3.7.Đồ thị số AQI củaPM10 từ 7h ngày 11/11 đến hết ngày 15/11 59 vi vii MỞ ĐẦU Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt nước phát triển Một vấn đề ô nhiễm môi trường ô nhiễm khơng khí với 92% dân số giới phải sống địa điểm có chất lượng khơng khí thấp Trong đó, khu vực Đơng Nam Á phía Tây Thái Bình Dương khu vực có mức độ nhiễm khơng khí cao, đặc biệt Trung Quốc, Việt Nam Malaysia Trong tác nhân gây nhiễm khơng khí, bụi PM2.5 PM10 gây nguy hiểm chúng chứa nhiều chất độc hại Những chất thâm nhập sâu vào phổi hệ thống tim mạch, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người Tại Việt Nam, ô nhiễm không khí vấn đề báo động thời gian gần phát triển giao thơng q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa nhanh chóng nơng thơn thành thị Do việc xây dựng trạm quan trắc mơi trường khơng khí tự động theo thời gian thực cần thiết nhằm cảnh báo rõ ràng tình trạng ô nhiễm để có hướng xử lý kịp thời Tuy nhiên, việc quan trắc nhiễm khơng khí tự động triển khai chủ yếu Hà Nội TP.Hồ Chí Minh vấn đề chi phí xây dựng vận hành cao Do đó, nhằm giảm giá thành tiến tới triển khai rộng rãi trạm quan trắc chất lượng khơng khí, việc xây dựng trạm quan trắc có khả tự động thu thập lưu trữ số liệu đo đạc với giá thành rẻ vô cần thiết Trong luận văn này, thiết bị đo hai thông số quan trọng để đánh giá chất lượng khơng khí PM2.5 PM10 chế tạo thành công dựa board mạch Arduino Uno Thiết bị có khả đánh giá chất lượng khơng khí (AQI) theo TCVN 5937:2005[1] tổng cục môi trường ban hành cho thông số PM2.5 PM10 Đặc biệt, thiết bị có khả gửi số liệu đo đạc lên website thingspeak.com nhằm đánh giá cảnh báo chất lượng khơng khí theo thời gian thực Người sử dụng điện thoại thông minh máy tính bảng kiểm tra giá trị đo qua giúp giám sát chất lượng khơng khí từ xa có nhiều mức trung bình Điều cho thấy khu vực đường bao Nguyễn Bỉnh Khiêm, ta lâu có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe Trong bảng cảnh báo, số AQI mức khuyến cáo cho nhóm nhạy cảm cần hạn chế thời gian bên ngồi Do đó, người thuộc nhóm nhạy cảm không nên làm việc sinh hoạt lâu khu vực Đây khu vực có mật độ giao thông cao, nhiều xe trọng tải nặng qua nên kết đo theo theo ngày cho giá trị AQI phù hợp với vị trí đo 3.2.3 Đo nhà thơn Tiến Lập, xã Mỹ Đức, huyện An Lão, Hải Phòng: Trong q trình thí nghiệm, em sử dụng thiết bị đo gia đình liên tục thời gian ngày Tọa độ vĩ độ 20,76760, kinh độ 106,60540 Thời gian đo từ 7h:00 ngày 11 tháng 11 năm 2018 đến hết ngày 15 tháng 11 năm 2018 Kết tính tốn AQI theo hai thơng số PM2.5 PM10 sau: Ngày 11/11/2018: Kết số AQI theo giờ: Bảng 3.8 Chỉ số AQI theo ngày 11/11/2018 Giờ PM2.5 TB AQI PM2.5 PM10 TB AQI PM10 20 25 8 20 26 9 26 35 12 10 34 11 48 16 11 33 11 45 15 12 24 45 15 13 21 40 13 14 21 37 12 15 26 41 14 16 27 44 15 17 26 44 15 18 26 40 13 19 17 24 20 13 20 21 12 22 22 14 22 23 17 22 Từ bảng 3.8 ta thấy ngày 11/11 khơng có số AQI hai thông số vượt ngưỡng tốt Chỉ số AQI thông số PM2.5 lớn 11 nhỏ Chỉ số Aqi thông số PM10 lớn nhỏ 16 Đây 52 số AQI mức thấp cho thấy chất lượng khơng khí bụi PM2.5 PM10 phòng ngày 11/11 tốt Kết số AQI theo ngày: Bảng 3.9 Chỉ `số AQI ngày 11/11/2018 PM2.5 TB AQI PM2.5 PM10 TB 22 11 34 AQI PM10 23 Bảng 3.9 cho thấy số AQI ngày hai thông số ngày 11/11 ngưỡng tốt phù hợp với kết tính tốn số AQI hai thông số theo Ngày 12/11/2018: Kết số AQI theo giờ: Bảng 3.10 Chỉ số AQI theo ngày 12/11/2018 Giờ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 PM2.5 TB 20 27 31 36 35 16 14 18 33 39 45 30 19 17 18 17 16 25 36 40 40 30 26 AQI PM2.5 10 12 12 5 11 13 15 10 6 6 12 13 13 10 53 PM10 TB 27 34 39 49 47 21 18 30 60 57 59 41 27 26 28 28 28 43 58 56 54 41 39 AQI PM10 11 13 16 16 10 20 19 20 14 9 9 14 19 19 18 14 13 23 23 35 12 Từ bảng 3.10 ta thấy ngày 12/11 khơng có số AQI hai thông số vượt ngưỡng tốt Chỉ số AQI thông số PM2.5 lớn 15 nhỏ Chỉ số AQI thông số PM10 lớn nhỏ 20 Đây số AQI mức thấp cho thấy chất lượng khơng khí bụi PM2.5 PM10 phòng ngày 12/11 tốt Kết số AQI theo ngày: Bảng 3.11 Chỉ số AQI ngày 12/11/2018 PM2.5 TB AQI PM2.5 PM10 TB 27 14 40 AQI PM10 27 Từ bảng 3.11 cho thấy số AQI ngày hai thông số ngày 12/11 ngưỡng tốt phù hợp với kết tính tốn số AQI hai thông số theo Ngày 13/11/2018: Kết số AQI theo giờ: Bảng 3.12 Chỉ số AQI theo ngày 13/11/2018 Giờ PM2.5 TB AQI PM2.5 PM10 TB AQI PM10 22 34 11 42 14 56 19 40 13 53 18 13 17 12 12 18 21 7 19 21 28 32 11 33 11 38 13 10 42 14 59 20 11 49 16 75 25 12 44 15 58 19 13 40 13 52 17 14 36 12 48 16 15 34 11 44 15 16 32 11 42 14 17 34 11 46 15 54 18 42 14 56 19 19 41 14 53 18 20 49 16 63 21 21 46 15 60 20 22 55 18 74 25 23 67 22 94 31 Từ bảng 3.12 ta thấy ngày 13/11 khơng có số AQI hai thông số vượt ngưỡng tốt Chỉ số AQI thông số PM2.5 lớn 22 nhỏ Chỉ số AQI thông số PM10 lớn nhỏ 31 Đây số AQI mức thấp cho thấy chất lượng khơng khí bụi PM2.5 PM10 phòng ngày 13/11 tốt Kết số AQI theo ngày: Bảng 3.13 Chỉ số AQI ngày 13/11/2018 PM2.5 TB AQI PM2.5 PM10 TB AQI PM10 35 18 47 31 Từ bảng 3.13 cho thấy số AQI ngày hai thông số ngày 13/11 ngưỡng tốt phù hợp với kết tính tốn số AQI hai thông số theo Ngày 14/11/2018: Kết số AQI theo Bảng 3.14 Chỉ số AQI theo ngày 14/11/2018 Giờ PM2.5 TB AQI PM2.5 PM10 TB AQI PM10 68 23 86 29 78 26 98 33 76 25 92 31 86 29 107 36 96 32 121 40 97 32 122 41 109 36 143 48 132 44 176 59 135 45 187 62 100 33 144 48 10 59 20 90 30 11 24 39 13 12 14 21 55 13 11 16 14 12 20 15 16 23 16 20 28 17 13 23 18 14 25 19 58 19 52 17 20 17 32 11 21 19 35 12 22 16 31 10 23 13 20 Từ bảng 3.14 ta thấy ngày 14/11 khơng có số AQI thông số PM2.5 vượt ngưỡng tốt Chỉ số AQI thông số PM2.5 lớn 45 nhỏ Nhận thấy số AQI thông số PM2.5 chưa vượt ngưỡng tốt có thời điểm số gần vượt ngưỡng, chất lượng khơng khí bụi PM2.5 ngày 14/11 khơng ba ngày trước Đối với số PM10 vào thời điểm 8h 9h, số AQI thông số ngưỡng trung bình Chỉ số AQI thơng số PM10 lớn nhỏ 62 Như số AQI thông số PM10 ngày 14/11 có thời điểm cần phải cảnh báo Chất lượng khơng khí thơng số PM10 khơng tốt ba ngày trước Kết số AQI theo ngày: Bảng 3.15 Chỉ số AQI ngày 14/11/2018 PM2.5 TB AQI PM2.5 PM10 TB AQI PM10 55 28 73 49 Từ bảng 3.15 cho thấy số AQI ngày hai thông số ngày 14/11 ngưỡng tốt Tuy nhiên số AQI thông số PM10 gần vượt sang ngưỡng trung bình So với ngày trước, số AQI hai thông số PM2.5 PM10 cao Ngày 15/11/2018 Kết số AQI theo giờ: Bảng 3.16 Chỉ số AQI theo ngày 15/11/2018 Giờ PM2.5 TB AQI PM2.5 56 PM10 TB AQI PM10 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 16 17 17 18 40 32 27 35 43 37 29 26 10 10 12 12 14 12 23 11 6 13 11 12 14 12 10 3 4 24 26 24 24 49 43 42 53 65 56 38 37 16 11 14 18 20 21 24 16 19 16 32 17 8 16 14 14 18 22 19 13 12 5 7 11 Từ bảng 3.16 ta thấy ngày 15/11 khơng có số AQI hai thông số vượt ngưỡng tốt Chỉ số AQI thông số PM2.5 lớn 14 nhỏ Chỉ số AQI thông số PM10 lớn nhỏ 22 Đây số AQI mức thấp cho thấy chất lượng khơng khí bụi PM2.5 PM10 phòng ngày 15/11 tốt Kết số AQI theo ngày: Bảng 3.17 Chỉ số AQI ngày 15/11/2018 PM2.5 TB 20 AQI PM2.5 10 PM10 TB 29 57 AQI PM10 19 Từ bảng 3.17 cho thấy số AQI ngày hai thông số ngày 15/11 ngưỡng tốt phù hợp với kết tính tốn số AQI hai thông số theo Đồ thị kết đo hai thông số PM2.5 PM10 từ 7h ngày 11/11/2018 đến 15/11/2018: Bảng 3.18 Chỉ số AQI từ ngày 7h ngày 11/11/2018 đến ngày 15/11/2018 Ngày 11/11/2018 12/11/2018 13/11/2018 14/11/2018 PM2.5 TB 22 27 35 55 AQI PM2.5 11 14 18 28 PM10 TB 34 40 47 73 AQI PM10 23 27 31 49 15/11/2018 20 10 29 19 Hình 3.6 Đồ thị số AQI PM2.5 từ 7h ngày 11/11 đến hết ngày 15/11 58 Hình 3.7.Đồ thị số AQI củaPM10 từ 7h ngày 11/11 đến hết ngày 15/11 Từ đồ thị hình 3.6 3.7 ta thấy số AQI ngày 11,12,13,15 ngưỡng thấp Do thiết bị đo nhà, gia đình lại vùng nơng thơn nên kết đo đạc tính tốn cho số AQI mức thấp hợp lý Riêng ngày 14/11, số AQI PM2.5 PM10 cao ngày khác số nguyên nhân khách quan làm ảnh hưởng tới nồng độ bụi Từ kết đo nhà thôn Tiến Lập, xã Mỹ Đức, huyện An Lão, Hải Phòng ta thấy thiết bị đo nhiều ngày hoạt động tốt cho kết phù hợp với vị trí đo 59 KẾT LUẬN Hệ đo PM2.5 PM10 sử dụng Arduino sau hoàn thành đo thử nghiệm số điểm đo Thiết bị hoạt động ổn định, liên tục nhiều ngày, trình đo không xảy tượng hư hỏng phải thay thế, sửa chữa Qua trình chế tạo đo thử nghiệm thiết bị có ưu, nhược điểm sau: * Ƣu điểm: - Thiết bị hoạt động liên tục, ổn định, liệu gửi đặn lên website thingspeak.com, bị ngắt qng, khơng gửi số liệu - Cảnh báo hiển thị liệu điện thoại di động ổn định không bị ngắt quãng có đường truyền wifi tốt - Hiển thị kết LCD không bị trục trặc, kết - Quá trình lắp ráp, sửa chữa dễ dàng - Thiết bị nhỏ gọn, vận chuyển đến điểm đo - Thiêt bị hoạt động tốt nhiều môi trường khác khu dân cư, đường xá… * Nhƣợc điểm: - Sai số thiết bị lớn (15% cho bụi PM2.5 10% cho bụi PM10 điều kiện 250C 50% độ ẩm tương đối) - Tín hiệu truyền dẫn đơi chập chờn xa router wifi - Số liệu dùng để cảnh báo phần mềm điện thoại số liệu đo tức thời - Cảnh báo đưa dựa suy luận từ cơng thức tính số AQI cho hạt lơ lửng Số liệu sử dụng cho cảnh báo chưa phải kết số AQI cho bụi PM2.5 PM10 - Phần mềm chạy hệ điều hành Android dành cho hãng điện thoại SAMSUNG, LG, VIVO…còn điện thoại chạy hệ điều hành iOS Iphone không sử dụng phần mềm - Quá trình kết nối wifi thiết bị cần phải sửa code phần mềm Arduino IDE sau nạp lại code cho Arduino Khi người khơng có phần mềm Arduino IDE máy tính khơng kết nối wifi đưa thiết bị sang vị trí sử dụng mạng wifi khác 60 - Thiết bị sử dụng nguồn 9V-2A lấy điện trực tiếp từ điện lưới Do thiết bị khơng hoạt động điện * Từ ƣu, nhƣợc điểm em đƣa định hƣớng hoàn thiện phát triển thiết bị nhƣ sau: - Sử dụng sensor có độ xác cao - Sử dụng thêm nhiều loại sensor khác để đo đánh giá toàn bộ số chất lượng khơng khí (AQI) theo tiêu chuẩn TCVN 5037:2005 tổng cục mơi trường Việt Nam ban hành - Lập trình tính tốn cảnh báo theo số chất lượng khơng khí (AQI) từ đưa cảnh báo xác theo bảng cảnh báo sổ tay hướng dẫn tổng cục môi trường điện thoại - Lập trình phần mềm chạy hệ điều hành iOS - Trên phần mềm thiết kế cho người sử dụng kết nối wifi mà khơng cần sửa code cho Arduino (Sửa hai chuỗi chứa user password wifi code viết cho Arduino) - Thiết lập đường truyền wifi riêng cho thiết bị - Sử dụng thêm nguồn dự phòng điện 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1] TCVN 5937:2005, “Chất lượng không khí – Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí xung quanh”, http://lifebalance.vn/wp-content/uploads/TCVN_5937-2005 [2] Vũ Xuân Đán, Trương Thanh Cảnh (2017), “Đánh giá phơi nhiễm bụi cá nhân PM2.5 nguồn phát sinh người dân sống gần trạm quan trắc mơi trường thành phố Hồ Chí Minh”, tr26-33, SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT [3] Nguyễn Trung Lập, “Giáo trình truyền liệu”, NXB ĐH Cần Thơ, 2006 [4] Nguyễn Thế Bình , “Giáo trình quang học”, NXB ĐH Quốc gia Hà Nội, 2007 [5] TCVN 9469 : 2012, “Khơng khí xung quanh, xác định khối lượng bụi vật liệu lọc.- Phương pháp đo hấp phụ Beta”, thuvienphapluat.vn/TCVN/Tai-nguyenMoi-truong/TCVN-9469-2012 [6] Nguyễn Thị Trang Nhung, “Mối liên hệ ô nhiễm không khí sức khỏe”, Nature.org.vn [7] Đỗ Thị Bích Ngọc, Nguyễn Văn Tăng, Nguyễn Quang Đại, Nguyễn Anh Quân (2017), “Nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát chất lượng khơng khí tòa nhà sử dụng cơng nghệ arduino”, Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ [8] Trung tâm Quan trắc môi trường - Tổng cục Môi trường (2011), “Phương pháp tính tốn số chất lượng khơng khí (AQI)” http://www.quantracmoitruong.gov.vn/portals/0/III_Huong%20dan%20tinh%20toa n%20chi%20so%20AQI%20va%20WQI_%20Chi%20so%20chat%20luong%20kh ong%20khi%20AQI.pdf?&tabid=36 [9] Tổng cục Mơi trường, “Sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng khơng khí (AQI)”, http://quantracmoitruong.gov.vn/Portals/0/Images/news/2015/May/So%20tay%20h uong%20dan%20AQI.pdf TÀI LIỆU TIẾNG ANH [10] Datasheet, “Arduino Uno R3”, https://www.farnell.com/datasheets/1682209.pdf 62 [11] http://appinventor.mit.edu/explore/ [12] American Lung Association, “Air Quality Index – American Lung Association” archive.li/TUQJB [13] Cisco, “CCNA”, https://www.cisco.com [14] https://community.thingspeak.com/ [15] Konstantinos N Genikomsakis (2018),“Development and On-Field Testing of Low-Cost Portable System for Monitoring PM2.5 Concentrations”, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5948549/ [16] Datasheet, “ESP8266EX”, https://www.espressif.com/en/content/esp8266ex-datasheet [17] Datasheet, “ESP8266 Serial Esp-01 WIFI Wireless”, www.microchip.ua/wireless/esp01.pdf [18] Hitachi, “HD44780U(LCDII)(Dot matrix Liquid Crystal Display Controller/Driver)”, https://www.sparkfun.com/datasheets/LCD/HD44780.pdf [19] European Commission Community Research and Development Information Service, “Internet of things: Converging Technologies for Smart Environments and Integrated Ecosystems” [20] Nova Finess Co.,Ltd, “Laser PM2.5 Sensor speccification” https://nettigo.pl/attachments/398 [21] Philip J Landrigan “The Lancet Commission on pollution and health”, https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(17)32345-0 [22] Xiaoyu Yu ,Yunbo Shi, Tian Wang, Xu Sun “Dust-concentration measurement based on Mie scattering of a laser beam” https://pdfs.semanticscholar.org/4fcb/f8e573f3dd56c8f197163200c9f731e4b334.pdf TÀI LIỆU WEB [23] http://tapchimoitruong.vn/pages/article.aspx?item=Hi%E1%BB%87n- tr%E1%BA%A1ng-m%C3%B4i-tr%C6%B0%E1%BB%9Dngkh%C3%B4ng-kh%C3%AD-%E1%BB%9F-Vi%E1%BB%87t-Nam-38622 63 [24] https://nhipcaudautu.vn/thuong-truong/o-nhiem-khong-khi-de-doa-nen- kinh-te-viet-nam-3318891/ PHỤ LỤC 1.Code cho Arduino Uno R3: #include// thư viện cho SDS011 #include // Thư viện cho LCD I2C LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Khai báo địa bus LCD float p25=0; float p10=0; int e; SDS011 my_sds; String ssid="Trinh Vien"; // Wifi network SSID String password ="vien9876"; // Wifi network password String key = "GET https://api.thingspeak.com/update?api_key=RCGJ5RLHYSYKSBBR&field1="; int len = 0; void setup() { // put your setup code here, to run once: Serial.begin(115200);// Tốc độ baund Serial.println("AT+CWMODE=1"); // set ESP8266 làm client delay(1000); Serial.println("AT+CWJAP=\""+ssid+"\",\""+password+"\""); // set user pass wifi delay(5000); my_sds.begin(10,11); // Chân giao tiếp UART cho SDS 011 pinMode(9,OUTPUT); digitalWrite(9,HIGH); lcd.init(); lcd.backlight(); // bật đèn LCD } void loop() { 64 // put your main code here, to run repeatedly: float t,h; e=my_sds.read(&p25,&p10); if(!e){ t=p25;h=p10; } lcd.clear(); lcd.setCursor(1,0); lcd.print("PM2.5:"+String(p25)); lcd.setCursor(1,1); lcd.print("PM10:"+String(p10)); String data = key; data+= t; data+= "&field2="; data+= h; len = data.length()+2; Serial.println("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"api.thingspeak.com\",80"); delay(2000); Serial.print("AT+CIPSEND="); Serial.println(len); delay(2000); Serial.println(data); delay(1000); Serial.print("\r"); delay(300000); } 65 Giao diện đồ họa AppInventor 2: 66 ... TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Duy Dƣơng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ ĐO NỒNG ĐỘ HẠT BỤI PM2.5 VÀ PM10 TRONG KHƠNG KHÍ DỰA TRÊN ARDUINO Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến điện tử Mã số: 8440130.03... 43 3.1 Kết chế tạo thiết bị đo nồng độ bụi PM2.5 PM10 sử dụng Arduino 43 3.2 Kết đo nồng độ bụi PM2.5 PM10 số địa điểm Hải Phòng: 46 3.2.1 Đo tỉnh lộ 354, đo n qua xã... (-) không quy định 11 - 200 140 - 150 50 1.2.3.4 Đánh giá nồng độ bụi PM2.5 PM10 thông qua số AQI: Dựa cơng thức tính tốn số chất lượng khơng khí trình bày trên, thiết bị đo nồng độ bụi PM2.5 PM10