@AirQ - Sistema Antysmog

Mesures en temps real amb possibilitat d’execució

iSys: sistemes intel·ligents

Productes Smart City

1. Introducció.

@AirQ és un sistema integrat de control de la qualitat de l’aire i un sistema anti-smog. Funciona en temps real (mesura cada ~ 30 segons) i proporciona un mesurament continu de la qualitat de l'aire les 24 hores del dia. Forma part de l’Smart City "@City" sistema d'iSys: sistemes intel·ligents.

El sistema @AirQ permet un control autònom del nivell d’impureses (partícules PM2.5 / PM10). Dóna la possibilitat d’atrapar els autors "en l'acte" i executar-les (imposant multes per part dels grups d’intervenció, p. ex. la Policia Municipal, la policia, els bombers).

El sistema mesura els contaminants puntuals (en un gran nombre de detectors i mesures) gràcies als quals mostra resultats reals propers a l’epicentre de contaminants. Les contaminacions són purament locals i poden superar les mesures mitjanes d’un sensor de qualitat de l’aire centenars de vegades.

Les dades es recopilen de sensors distribuïts de qualitat de l’aire general i de partícules sòlides de 2,5um, 10um.

Els dispositius @AirQ poden ser:

• estacionari (alimentat per xarxa): per a un gran nombre de sensors

• estacionari - instal·lat temporalment (amb bateria) - per a un nombre mitjà de sensors

• mòbil, instal·lat als cotxes (amb bateria), per a un nombre molt reduït de sensors

• mòbil: instal·lat als drons

Els dispositius s’instal·len a la zona de propietat pública (per exemple, fanals) o amb el consentiment dels residents a les seves parcel·les.

En el cas de compartir públicament les dades de mesurament, també forma part de l'educació dels residents i "anti-fum", prevenció a favor de la salut i pro-ecològica.

El sistema @Air és molt menys "controvertit" i més eficaç que els drons que:

• volen en espais privats

• tenen càmeres Full HD incorporades i el seu ús es pot tractar com a programari espia i voyeurisme

• es pot considerar com una violació de la privadesa i del RGPD.

• presenten un risc d'accidents, poden causar danys a la propietat i la salut

• requereixen un operador addicional i tenen un abast molt reduït

• treballen durant un període molt curt del dia, amb una durada màxima de 1..2 hores de bateria (no volen a les fosques, quan a l’hivern solen cremar als forns)

• són molt dependents de la climatologia

Els propietaris de parcel·les poden fer efectius els seus drets sobre drons que volen per les cases.

En el cas d’accidents i reclamacions, també hi ha despeses de litigis, danys i perjudicis, indemnitzacions i liquidacions.

El sistema @AirQ pot realitzar simultàniament un control remot i autònom de la il·luminació pública, la il·luminació urbana, etc. (Sistema d'il·luminació intel·ligent "@Lum" ).

 Les dades s’envien al servidor del sistema, al mini-núvol, dedicat a la comuna o la regió.

El principal tipus de comunicació és la transmissió GSM (alternativament WiFi o LoRaWAN a banda oberta)

El sistema permet la visualització en temps real en un mapa, gràfics de barres, així com l’enviament directe de missatges d’alarma als grups d’intervenció.

2. Característiques principals del sistema @AirQ.

Característiques principals del sistema @AirQ:

• possibilitat de treballs mòbils (muntatge en cotxes o drons) o estacionaris

• mesura puntual de partícules PM 2,5 i 10um mitjançant sensor làser intel·ligent (opció A) amb circulació forçada d’aire.

• mesurament general: qualitat de l'aire, pressió, temperatura, concentració de gas nociu (opció B)

• la capacitat de mesurar en intervals d’uns 30 segons a diverses hores, en temps real les 24 hores del dia

Transmissió sense fils Basic bàsica: 2G, 3G, LTE, SMS, USSD (per a qualsevol operador), LTE CAT M1 * (taronja), NB-IoT ** (T-Mobile): requereix la targeta SIM o MIM de l’operador seleccionat i tarifes de subscripció per a les tarifes de transmissió de dades o telemetria.

• WiFi sense fils alternativa, transmissió RF (LoraWAN): no es requereixen tarifes de subscripció addicionals

• mesura de la posició en temps real (longitud i latitud, altitud, velocitat, direcció)

• autoposicionament en mapes amb resultats de mesurament actuals

• protecció i vigilància independents dels dispositius de mesura (contra robatoris i devastacions - alarma)

• control d'il·luminació remot i intel·ligent (encès / apagat) i regulació de llums LED (opció C)

*, ** - depèn de la disponibilitat del servei de l'operador a la ubicació actual

3. @AirQ Funcionament del dispositiu.

El dispositiu mesura la quantitat de partícules sòlides 2,5um / 10um amb circulació forçada d'aire (opció A).

El dispositiu funciona les 24 hores del dia i el període mínim de mesura i transmissió és d’uns 30 segons.

Només té sentit la mesura multipunt de la contaminació atmosfèrica, perquè la contaminació atmosfèrica és estrictament local i l’epicentre pot tenir una contaminació centenars vegades més gran que els valors mitjans mesurats en altres punts. Depèn de molts factors com el temps, la direcció i la força del vent, la pressió, l’alçada dels núvols, la humitat, les precipitacions, la temperatura, el terreny, la forestació, etc.

Per exemple, a 50-100 metres de la font de smog, la mesura pot indicar fins a 10 vegades menys (cosa que es mostra al mapa anterior amb mesures reals preses del cotxe).

El dispositiu també pot mesurar la pressió, la temperatura, la humitat i la qualitat general de l’aire: nivells de gas nocius (opció B). Això us permet detectar anomalies meteorològiques (canvis ràpids de temperatura, pressió, humitat), incendis i alguns intents de manipulació del dispositiu (congelació, inundació, robatori, etc.) ).

La mesura triga uns 10 segons, de manera que, en el cas dels sensors mòbils, proporciona el valor mitjà de la distància recorreguda durant aquest temps (per exemple, per a una velocitat de 50 km / h - aproximadament 140 m)

L'enviament d'informació cada poques dotzenes de segons és també una protecció d'alarma per al dispositiu en cas de:

• intents de desmuntatge

• devastació

• sabotatge

• canvis d'ubicació

• e.t.c.

Això permet enviar l’equip d’intervenció al lloc de l’incident i atrapar l’infractor "en l'acte".

El dispositiu es pot equipar amb accessoris per controlar la il·luminació de les làmpades LED (opció C). És possible disminuir les fonts d'alimentació dels fanals o encendre / apagar les làmpades LED sense interferir en els paràmetres d'il·luminació de les làmpades. A causa de 3 reguladors, el controlador també pot controlar la il·luminació decorativa i la il·luminació ocasional (ajustant el conjunt de colors RGB). També es pot utilitzar per controlar la temperatura del blanc (il·luminació).

Això us permet controlar de forma remota la ciutat, l'enllumenat públic o qualsevol equip elèctric.

4. Comunicació.

La transmissió de dades de mesurament es realitza mitjançant una interfície de comunicació *:

• GSM (2G..4G, USSD, SMS, LTEM1 (CATM1), NB-IoT): requereix fees tarifes de subscripció de l’operador i cobertura de cobertura per al servei seleccionat. Abast màxim a pocs quilòmetres de BTSa GSM a la zona oberta.

• WiFi 2,4 GHz b / g / n: requereix accés a una xarxa WiFi amb accés a Internet. No conté GPS i no té geolocalització automàtica (només la variant estacionària amb una posició GPS predefinida). També es pot utilitzar com a equip d’intervenció per mesurar la contaminació in situ. Rang màxim fins a aprox. Router WiFi de 100 m a l’aire lliure.

• LoRaWAN (868 MHz / UE i 902..915 MHz / Altres): comunicació de ràdio de llarg abast a la banda pública. A causa de la naturalesa oberta i lliure de la banda de freqüència, hi ha un risc d’interferència i bloqueig del dispositiu per part d’altres dispositius. Requereix la instal·lació d’un mínim d’una porta d’Internet / LoRaWAN, cosa que garanteix la cobertura de tota l’àrea (per exemple, a xemeneies altes o GSM pals). Abast màxim d’uns 10-15 km a la zona oberta.

*: depèn del tipus de controlador @AirQ seleccionat

5. Plataforma @City dedicada (núvol).

La plataforma @City és una plataforma dedicada "mini-núvol" sistema per a clients B2B individuals. La plataforma no es comparteix entre altres usuaris i només un client té accés a un servidor físic o virtual (VPS o servidors dedicats). El client pot triar un de diverses dotzenes de centres de dades a Europa o del món i diverses dotzenes de plans tarifaris, relacionats amb els recursos de maquinari i el rendiment de l’allotjament dedicat.

5.1. @City Servidor de núvol.

El programari runs s'executa en servidors VPS que s'executen a Linux (Virtual Private Server) o un servidor dedicat a Internet, en funció del rendiment del servidor desitjat (en endavant, el servidor). El rendiment requerit depèn dels següents factors:

• accés privat / públic

• nombre total de dispositius

• freqüència d'actualitzacions de l'estat del dispositiu

• freqüència d’actualització de dades

Hi ha diverses variants de servidor possibles (VPS virtual / dedicat) en funció de:

• Preus

• tipus de servidor: virtual o dedicat

• geolocalització del centre de dades

• nombre virtual / físic de nuclis de processador (1-8 / 8..32)

• quantitat de RAM virtual / física (1-32 GB / 32-512 GB)

• Mida SSD (20 GB-1 TB / 100 TB-400 TB)

La plataforma IoT @City està dedicada a un únic destinatari (en endavant, el client):

• autoritats locals, oficines, municipis, pobles

• B2B (entitats empresarials)

Com que el servidor no es comparteix entre clients, això simplifica els problemes d'accés, seguretat i rendiment. Per aquest motiu, només un client és responsable de la seguretat, estabilitat, rendiment, rendiment de dades, etc.

En cas de rendiment insuficient, el client pot adquirir un pla tarifari més alt (VPS o servidor dedicat), més òptim per a la funcionalitat i el rendiment requerits.

En casos especials, la comunicació núvol a núvol es pot implementar per globalitzar i centralitzar les dades a àrees més grans en lloc del núvol de molts clients.

6. Visualització en línia a mapes.

Els resultats es poden mostrar als mapes juntament amb la geolocalització del sensor i altres paràmetres, p. temps de mesura (castomització). Es refresquen cada 1 minut

L'exemple anterior mostra els resultats de les mesures:

• Partícules PM2.5 (primer nombre)

• velocitat del vehicle (segon número)

• data i hora de mesura

Les dues primeres mesures es pinten en funció del valor.

7. Visualització dels resultats a la taula.

Els resultats també es poden mostrar en taules personalitzades (cerca, ordenació, limitació de resultats). Les taules també tenen gràfics personalitzats (tema). És possible mostrar una taula amb dades actuals per a tots els dispositius @AirQ o taules d’arxiu per a un sol dispositiu.

8. Gràfics de barres.

Els gràfics de barres es mostren ordenats i "normalitzat" barres fins al valor màxim, de major a menor.

Són útils per comprovar ràpidament els resultats extrems i prendre mesures immediates d’aplicació (enviar una comissió al lloc de l’incident per examinar el contingut de la caldera / xemeneia, etc., i possiblement multar).

Si passeu el ratolí per sobre de la barra, es mostrarà informació addicional sobre el dispositiu (altres mesures i dades d’ubicació)

9. Gràfics d’arxiu.

És possible mostrar gràfics històrics durant un període de temps determinat per a un paràmetre seleccionat (per exemple, Sòlids PM2,5, temperatura, humitat, etc. ) per a qualsevol dispositiu.

9.1. Gràfic de barres: (només mostra les dades existents)

9.2. Gràfic continu: (per a les mateixes dades d'entrada)

Si moveu el punter del ratolí es mostren els valors de mesura detallats i la data / hora.

Per a aquest exemple (tots dos dibuixos):

• PM2.5 (negre)

• PM10 (vermell)

• pressió (verd) {Pa}

• qualitat de l'aire general (blau) {com més valor sigui millor}

El gràfic es limita a les hores del vespre de 15:00 a 24:00, quan la majoria de la gent fuma als fogons

10. Compatibilitat amb el navegador web.

* - Firefox no admet la selecció de data / hora (el camp de text s’ha d’editar manualment amb el format de data i hora adequat).

Internet Explorer no és compatible (utilitzeu Edge)

No s’han provat altres navegadors web.

11. Personalització de la vista / tema.

Els temes de View us permeten personalitzar i adaptar-vos a les vostres pròpies necessitats.

Es poden utilitzar diversos temes de llocs web @AirQ per crear plantilles optimitzades per, per exemple, impressió, funcionament des de telèfons intel·ligents, PADs. Un informàtic local amb coneixements bàsics d’HTML, JavaScript, CSS és capaç d’autopersonalitzar la interfície d’usuari.

12. Variants d'equips.

Els dispositius poden estar en moltes variants de maquinari quant a opcions d'equips i carcasses (cosa que proporciona diverses combinacions). A més, el dispositiu ha d’estar en contacte amb l’aire exterior que flueix, cosa que imposa certs requisits al disseny de la carcassa.

Per tant, els tancaments es poden demanar individualment en funció de les necessitats.

12.1. Variants d'electrònica:

• Aplicació del sensor de partícules 2,5 / 10um

• Ús d’un sensor ambiental (temperatura, humitat, pressió, qualitat de l’aire)

• L’ús d’elements de control d’il·luminació

• Diferents variants de potència (230V, 230V + SAI, bateria, fotovoltaica)

12.2. Muntatge:

• Equip estacionari

• dispositius mòbils (per a cotxes)

• dispositius mòbils (per a drons)

12.3. Cobertes:

• tancaments metàl·lics estacionaris / mòbils dedicats: color seleccionat, disseny gràfic, impressió / adhesius, mètode de fixació

• carcasses de plàstic adaptades

• tancaments de plàstic dedicats

• el cas depèn de la mida de la bateria

13. Informació útil.

El sensor làser de contaminació atmosfèrica utilitzat es pot danyar si la concentració de pols i quitrà és massa alta i, en aquest cas, queda exclòs de la garantia del sistema. Es pot comprar per separat com a recanvi.

La garantia exclou els actes de vandalisme, sabotatge al dispositiu (intents d'abocar, congelar, fumar, danys mecànics, llamps, etc.) ).

14. Informació comercial.

• El sistema pot ser propietat de guàrdies o policies municipals, comunals, poviats o municipals. Fines imposed in some cases reimburse costos del sistema.

• Alguns dispositius es poden posar a disposició dels residents per als quals importa la qualitat de l’entorn on viuen.

• Els dispositius també es poden vendre als residents que poden transferir dades de forma gratuïta al sistema @AirQ. Poden ser dispositius complets (GSM): requereixen una targeta SIM i tarifes de subscripció. Com a alternativa, poden ser dispositius WiFi (sense GPS) que envien dades a través de la xarxa WiFi del resident al núvol @City a Internet (amb una posició GPS predefinida). Aquest mètode permet la transferència de la majoria dels costos de l’equip als residents i un seguiment molt més precís del smog a la zona.

15. Informació educativa i proecològica.

És possible (legalment) publicar resultats actuals a Internet, gràcies als quals augmenta la consciència ecològica dels habitants sobre la nocivitat del smog. El sistema no infringeix el RGPD.

Els resultats públics i transparents obligaran els qui contribueixen a la producció de fum a la zona a:

• no fumar substàncies nocives com (escombraries, taulers de mobles, travesses de ferrocarril, pneumàtics, teixits, fusta impregnada de la demolició d'edificis, paper de colors, plàstic, làmina)

• utilitzant combustible ecològic i d’alta qualitat (fusta seca / pèsols ecològics, carbó d’alta qualitat)

• canvis en una caldera o xemeneia defectuosa

16. Comparació de mètodes de mesura de smog.

El temps de funcionament d'una bateria externa depèn de: strength intensitat del senyal, temperatura, mida de la bateria, freqüència de mesura i dades enviades.

17. Paràmetres de funcionament dels dispositius @AirQ.

Rang de temperatura - 40C .. + 65C

Humitat 0..80% r.H. Sense condensació (dispositiu)

Font d'alimentació GSM 5VDC @ 2A (2G - màx.) ±0,15 V

Font d'alimentació LoRaWAN 5VDC @ 300mA (màxim) ±0,15 V

@City Dispositiu GSM + GPS:

Entrada d'antena 50ohm

SIM nano-SIM o MIM (tria a la fase de producció: MIM imposa un operador de xarxa)

Aprovació del mòdem taronja (2G + CATM1) / T-Mobile (2G + NBIoT) / Altres (2G)

Bandes (Europa) Potència de sortida de classe TX Sensibilitat RX

B3, B8, B20 (CATM1) ** 3 + 23dB ±2 < -107.3dB

B3,B8,B20 ( NB-IoT ) ** 3 +23dB ±2 < -113.5dB

GSM850, GSM900 (GPRS) * 4 + 33dB ±2 <-107dB

GSM850, GSM900 (EDGE) * E2 + 27dB ±2 <-107dB

DCS1800, PCS1900 (GPRS) * 4 + 30dB ±2 < -109.4dB

DCS1800,PCS1900 ( EDGE ) * E2 +26dB ±2 < -109.4dB

Quan s'utilitza una antena de banda estreta externa que coincideix amb freqüència per a una banda determinada.

* Només amb mòdem combinat: 2G, CATM1, NB-IoT

Certificats:

• VERMELL (UE)

• MCD (AU)

• PTCRB (NA)

• FCC, IC (NA / NV)

• RoHS / ABAST

GPS / GNSS:

Freqüència d'operacions: 1559..1610MHz

Antenna input 50ohm

sensibilitat * -160dB estàtica, navegació -149dB, -145 arrencada en fred

TTFF 1 s (calent), 21 s (calent), 32 s (fred)

A-GPS sí

Dinàmica de 2 g

freqüència d’actualització 1Hz

• antena de banda estreta externa coincident

@City LoRaWAN 1.0.2 Dispositius (8 canals, potència Tx: + 14dBm) Europa (863-870 MHz)

DR T modulació BR bit / s Proves Rx de sensibilitat Rx

0 3min SF12 / 125kHz 250 -136dB -144dB

1 2min SF11 / 125kHz 440 -133,5dB

2 1min SF10 / 125kHz 980 -131dB

3 50s SF9 / 125kHz 1760 -128,5dB

4 (*) 50s SF8 / 125kHz 3125 -125,5dB

5 (*) 50s SF7 / 125kHz 5470 -122,5dB

6 (*) 60s SF7 / 250kHz 11000 -119dB

7 FSK 50kbs 50000 -130dB

(*) Paràmetres necessaris per actualitzar el firmware mitjançant OTA

(DR) - Velocitat de dades

(BR) - Taxa de bits

T - Freqüència d’actualització mínima [segons]

Sensor de partícules PM2.5 / PM10:

Temperatura mínima per a la mesura de partícules - 10C (desconnectat automàticament)

Temperatura màxima per a la mesura de partícules + 50 (desconnectada automàticament)

Humitat HR 0% .. 90% sense condensació

Temps de mesura 10 s

Rang de mesura 0ug / m3 .... 1000ug / m3

Sensor làser de mètode de mesura amb circulació forçada d’aire

Temps de vida en condicions de treball òptimes 10000h

Precisió (25C) ±15ug (0..100ug)

±15% (> 100ug)

Consum d'energia 80mA @ 5V

ESD ±4 kV contact, ±8 kV air per IEC 61000-4

Immunitat EMI 1 V / m (80 MHz .. 1000 MHz) per a IEC 61000-4

corrent ±0.5 kV for IEC61000-4-4

immunitat (contacte) 3 V per IEC61000-4-6

Radiació d’emissió 40 dB 30..230 MHz

47 dB 230..1000 MHz per a CISPR14

Contacte d'emissions 0,15..30 MHz segons CISPR14

Sensor ambiental:

Temps de mesura: 10 s

Consum màxim d'energia: 20mA@3.6V

Consum mitjà d’energia 1mA@3,6V

Temperatura:

Rang de mesura -40 .. + 85C

accuracy ±0.5C @ 25C, ±1C ( 0..65C)

Humitat:

Rang de mesura 0..100% r.H.

Precisió ±3% @ 20..80% r.H. Amb histèresi

Hysteresis ±1.5% r.H. (10% -> 90% -> 0%)

Pressió:

Rang de mesura: 300Pa ..1100hPa

Precisió: ±0.6hPa ( 0 .. 65C)

±0.12hPa ( 25..40C ) @ Pa>700

Temperature Coeficient: ±1.3Pa/C

GAS:

Temperatura -40 .. + 85C

Humitat 10..95% r.H.

COV mesurat amb fons de nitrogen

LoRaWAN proves pràctiques de cobertura:

Condicions de la prova:

Kerlink Femtocell way Passarel·la interna

Antena passiva de banda ampla exterior situada a l'exterior a una alçada de ~ 9 m del nivell del terra.

Ubicació Wygoda gm. Karczew (~ 110 m sobre el nivell del mar).

LoRaWAN dispositiu amb DR0 forçat amb una antena de banda ampla externa situada a 1,5 m sobre el terra al sostre del cotxe.

Zones rurals (prats, camps amb arbres baixos i edificis rars)

El resultat més llunyà va ser Czersk ~ 10,5 km (~ 200 m sobre el nivell del mar) amb RSSI igual a -136dB (és a dir, a la màxima sensibilitat del mòdem provided proporcionat pel fabricant)