@AirQ - Sistema Antysmog

Medidas en tiempo real con posibilidad de ejecución

iSys - Sistemas inteligentes

Productos Smart City

1. Introducción.

@AirQ es un sistema integrado de control de calidad del aire y un sistema anti-smog. Funciona en tiempo real (mediciones cada ~ 30 segundos) y proporciona una medición continua de la calidad del aire las 24 horas del día. Es parte de la Smart City "@City" sistema de iSys - Sistemas inteligentes.

El sistema @AirQ permite la monitorización autónoma del nivel de impurezas (partículas PM2.5 / PM10). Da la posibilidad de atrapar a los perpetradores "en el acto" y ejecutarlos (imposición de multas por grupos de intervención, p. ej. la Policía Municipal, policía, cuerpo de bomberos).

El sistema mide contaminantes puntuales (en un gran número de detectores y mediciones) gracias a lo cual muestra resultados reales cercanos al epicentro de contaminantes. Las contaminaciones son puramente locales y pueden exceder las mediciones promedio de un sensor de calidad del aire cientos de veces.

Los datos se recopilan de sensores distribuidos de calidad general del aire y partículas sólidas 2.5um, 10um.

Los dispositivos @AirQ pueden ser:

• estacionario (con alimentación de red): para una gran cantidad de sensores

• estacionario - instalado temporalmente (alimentado por batería) - para un número medio de sensores

• móvil - instalado en automóviles (alimentado por batería) - para una cantidad muy pequeña de sensores

• móvil - instalado en drones

Los dispositivos se instalan en el área de propiedad pública (p. Ej. farolas) o con el consentimiento de los vecinos en sus parcelas.

En el caso del intercambio público de datos de medición, también es parte de la educación de los residentes y "anti-smog", prevención pro-salud y pro-ecológica.

El sistema @Air es mucho menos "polémico" y más efectivos que los drones que:

• vuelan en espacios privados

• tienen cámaras Full HD integradas y su uso puede tratarse como software espía y voyeurismo

• puede considerarse una violación de la privacidad y del RGPD.

• suponen un riesgo de accidentes, pueden causar daños a la propiedad y a la salud

• requieren un operador adicional y tienen un rango muy pequeño

• funcionan durante un período muy corto del día, con un máximo de 1..2 horas de duración de la batería (no vuelan en la oscuridad, cuando en invierno la mayoría de las veces se quema en hornos)

• son muy dependientes del clima

Los propietarios de las parcelas pueden hacer valer efectivamente sus derechos con respecto a los drones que vuelan por las casas.

En el caso de accidentes y denuncias, también existen costos de litigio, daños, indemnizaciones y acuerdos.

El sistema @AirQ puede realizar simultáneamente un control remoto y autónomo del alumbrado público, alumbrado público, etc. (Sistema de iluminación inteligente "@Luz" ).

 Los datos se envían al servidor del sistema @City, a la mini-nube, dedicada a la comuna o región.

El principal tipo de comunicación es GSM transmisión (alternativamente WiFi o LoRaWAN en banda abierta)

El sistema permite la visualización en tiempo real en un mapa, gráficos de barras así como el envío directo de mensajes de alarma a los grupos de intervención.

2. Características principales del sistema @AirQ.

Características principales del sistema @AirQ:

• posibilidad de trabajo móvil (montaje en coches o drones) o estacionario

• Medición puntual de partículas PM 2.5 y 10um mediante sensor láser inteligente (opción A) con circulación de aire forzada.

• medición general: calidad del aire, presión, temperatura, concentración de gas nocivo (opción B)

• la capacidad de medir en intervalos de aproximadamente 30 segundos a varias horas, en tiempo real las 24 horas del día

Transmisión inalámbrica básica GSM: 2G, 3G, LTE, SMS, USSD (para cualquier operador), LTE CAT M1 * (naranja), NB-IoT ** (T-Mobile): requiere la tarjeta SIM o MIM del operador seleccionado y tarifas de suscripción para transmisión de datos o tarifas de telemetría.

• WiFi inalámbrica alternativa, transmisión RF (LoraWAN): no se requieren tarifas de suscripción adicionales

• GPS medición de posición en tiempo real (longitud y latitud, altitud, velocidad, dirección)

• autoposicionamiento en mapas con resultados de medición actuales

• protección y supervisión independientes de los dispositivos de medición (contra robo y devastación - alarma)

• Control de iluminación remoto e inteligente (encendido / apagado) y atenuación de lámparas LED (opción C)

*, ** - depende de la disponibilidad del servicio del operador en la ubicación actual

3. El dispositivo @AirQ funciona.

El dispositivo mide la cantidad de partículas sólidas 2.5um / 10um con circulación de aire forzada (opción A).

El dispositivo funciona las 24 horas del día y el período mínimo de medición y transmisión es de unos 30 segundos.

Solo la medición multipunto de la contaminación del aire tiene sentido, porque la contaminación del aire es estrictamente local y el epicentro puede tener una contaminación varios cientos de veces mayor que los valores promedio medidos en otros puntos. Depende de muchos factores como el clima, la dirección y fuerza del viento, la presión, la altura de las nubes, la humedad, la precipitación, la temperatura, el terreno, la forestación, etc.

Por ejemplo, a 50-100 metros de la fuente de smog, la medición puede indicar hasta 10 veces menos (que se muestra en el mapa de arriba con medidas reales tomadas desde el automóvil).

El dispositivo también puede medir presión, temperatura, humedad, calidad general del aire, niveles de gases nocivos (opción B). Esto permite detectar anomalías meteorológicas (cambios rápidos de temperatura, presión, humedad), incendios así como algunos intentos de manipulación del dispositivo (congelación, inundación, robo, etc.) ).

La medición tarda unos 10 segundos, por lo que en el caso de los sensores móviles, da el valor medio de la distancia recorrida durante este tiempo (p. Ej. para una velocidad de 50 km / h - aproximadamente 140 m)

El envío de información cada pocas docenas de segundos también es una protección de alarma para el dispositivo en caso de:

• intenta desmantelar

• devastación

• sabotaje

• cambios de ubicación

• e.t.c.

Esto permite que el equipo de intervención sea enviado al lugar del incidente y atrape al infractor. "en el acto".

El dispositivo puede equiparse con accesorios para controlar la iluminación de lámparas LED (Opción C). Es posible atenuar las fuentes de alimentación de las farolas, o encender / apagar las lámparas LED sin interferir con los parámetros de iluminación de las lámparas. Gracias a los 3 atenuadores, el controlador también puede controlar la iluminación decorativa y la iluminación ocasional (ajustando el conjunto de colores RGB). También se puede utilizar para controlar la temperatura del blanco (iluminación).

Esto le permite controlar de forma remota la ciudad, el alumbrado público o cualquier equipo eléctrico.

4. Comunicación.

La transmisión de los datos de medición se realiza a través de una interfaz de comunicación *:

• GSM (2G..4G, USSD, SMS, LTEM1 (CATM1), NB-IoT): requiere GSM tarifas de suscripción del operador y cobertura de cobertura para el servicio seleccionado. Alcance máximo a pocos kilómetros de BTSa GSM en área abierta.

• WiFi 2.4GHz b / g / n: requiere acceso a una red WiFi con acceso a Internet. No contiene GPS y no tiene geolocalización automática (solo la variante estacionaria con una posición GPS predefinida). También se puede utilizar como equipo de intervención para medir la contaminación in situ. Alcance máximo hasta aprox. 100m al enrutador WiFi al aire libre.

• LoRaWAN (868MHz / EU y 902..915MHz / Otro) - comunicación por radio de largo alcance en la banda pública. Debido a la naturaleza abierta y libre de la banda de frecuencia, existe el riesgo de interferencia y bloqueo del dispositivo por otros dispositivos. Requiere la instalación de un mínimo de una puerta LoRaWAN / Internet, lo que garantiza la cobertura de toda el área (p. Ej. en chimeneas altas o mástiles GSM). Alcance máximo de unos 10-15 km en área abierta.

* - dependiendo del tipo de controlador @AirQ seleccionado

5. Plataforma @City dedicada (nube).

La plataforma @City es una "mini-nube" sistema para clientes B2B individuales. La plataforma no se comparte entre otros usuarios y solo un cliente tiene acceso a un servidor físico o virtual (VPS o servidores dedicados). El cliente puede elegir entre varias docenas de centros de datos en Europa o el mundo y varias docenas de planes de tarifas, relacionados con los recursos de hardware y el rendimiento del alojamiento dedicado.

5.1. @City Servidor en la nube.

El software @City se ejecuta en servidores VPS que se ejecutan en Linux (servidor privado virtual) o un servidor dedicado en el lado de Internet, según el rendimiento del servidor deseado (en lo sucesivo, el servidor). El rendimiento requerido depende de los siguientes factores:

• acceso público / privado

• número total de dispositivos

• frecuencia de actualizaciones de estado del dispositivo

• frecuencia de actualización de datos

Hay varias variantes de servidor posibles (VPS virtual / dedicado) dependiendo de:

• Precios

• tipo de servidor: virtual o dedicado

• ubicación geográfica del centro de datos

• número virtual / físico de núcleos de procesador (1-8 / 8..32)

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

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

La plataforma IoT @City está dedicada a un único destinatario (en adelante, el cliente):

• autoridades locales, oficinas, municipios, poviats

• B2B (entidades comerciales)

Dado que el servidor no se comparte entre clientes, esto simplifica los problemas de acceso, seguridad y rendimiento. Por esta razón, solo un cliente es responsable de la seguridad, la estabilidad, el rendimiento, el rendimiento de los datos, etc.

En el caso de un rendimiento insuficiente, el cliente puede adquirir un plan de tarifa superior (VPS o servidor dedicado), más óptimo para la funcionalidad y el rendimiento requeridos.

En casos especiales, la comunicación de nube a nube se puede implementar para globalizar y centralizar datos en áreas más grandes en lugar de la nube de muchos clientes.

6. Visualización online en mapas.

Los resultados se pueden mostrar en mapas junto con la geolocalización del sensor y otros parámetros, p. Ej. tiempo de medición (castomización). Se actualizan cada 1 minuto.

El ejemplo anterior muestra los resultados de las mediciones:

• Partículas PM2.5 (primer número)

• velocidad del vehículo (segundo número)

• fecha y hora de la medición

Las dos primeras medidas están coloreadas según el valor.

7. Visualización de resultados en la tabla.

Los resultados también se pueden mostrar en tablas personalizadas (búsqueda, clasificación, limitación de resultados). Las tablas también tienen gráficos personalizados individualmente (Tema). Es posible mostrar una tabla con datos actuales para todos los dispositivos @AirQ o tablas de archivo para un solo dispositivo.

8. Gráfica de barras.

Los gráficos de barras se muestran ordenados y "normalizado" barras al valor máximo, de mayor a menor.

Son útiles para comprobar rápidamente los resultados extremos y tomar medidas de ejecución inmediatas (enviar una comisión al lugar del incidente para examinar el contenido de la caldera / chimenea, etc., y posiblemente multar).

Al pasar el mouse sobre la barra, se muestra información adicional sobre el dispositivo (otras medidas y datos de ubicación)

9. Gráficos de archivo.

Es posible mostrar gráficos históricos durante un período de tiempo determinado para un parámetro seleccionado (p. Ej. Sólidos PM2.5, temperatura, humedad, etc. ) para cualquier dispositivo.

9.1. Gráfico de barras: (muestra solo datos existentes)

9.2. Gráfico continuo: (para los mismos datos de entrada)

Al mover el puntero del mouse, se muestran los valores de medición detallados y la fecha / hora.

Para este ejemplo (ambos dibujos):

• PM2.5 (negro)

• PM10 (rojo)

• presión (verde) {Pa}

• calidad general del aire (azul) {cuanto mayor sea el valor, mejor}

El gráfico se limita a las horas de la tarde de 15:00 a 24:00, cuando la mayoría de la gente fuma en las estufas.

10. Compatibilidad con el navegador web.

* - Firefox no admite la selección de fecha / hora (el campo de texto debe editarse manualmente usando el formato de fecha y hora apropiado).

Internet Explorer no es compatible (use Edge en su lugar)

No se han probado otros navegadores web.

11. Personalización de vista / tema.

Los temas de View le permiten personalizar y adaptarse a sus propias necesidades.

Se pueden usar varios temas del sitio web @AirQ para crear plantillas optimizadas para, por ejemplo, impresión, operación desde teléfonos inteligentes, PADs. Un informático local con conocimientos básicos de HTML, JavaScript, CSS puede personalizar la interfaz de usuario por sí mismo.

12. Variantes de equipamiento.

Los dispositivos pueden estar en muchas variantes de hardware con respecto a las opciones de equipo, así como a las carcasas (lo que da varias combinaciones). Además, el dispositivo debe estar en contacto con el aire exterior que fluye, lo que impone ciertos requisitos en el diseño de la carcasa.

Por tanto, los armarios se pueden pedir individualmente según las necesidades.

12.1. Variantes de electrónica:

• Aplicación del sensor de partículas 2.5 / 10um

• Uso de un sensor ambiental (temperatura, humedad, presión, calidad del aire)

• El uso de elementos de control de iluminación.

• Diferentes variantes de potencia (230V, 230V + UPS, batería, fotovoltaica)

12.2. Montaje:

• Equipo estacionario

• dispositivos móviles (para automóviles)

• dispositivos móviles (para drones)

12.3. Cubiertas:

• Carcasas estacionarias / móviles de metal dedicadas: color seleccionado, diseño gráfico, impresión / pegatinas, método de fijación

• carcasas de plástico adaptadas

• recintos de plástico dedicados

• el caso depende del tamaño de la batería

13. Información utilizable.

El sensor láser de contaminación del aire utilizado puede dañarse si la concentración de polvo, alquitrán es demasiado alta y, en este caso, queda excluido de la garantía del sistema. Se puede adquirir por separado como repuesto.

La garantía excluye actos de vandalismo, sabotaje en el dispositivo (intentos de vertido, congelación, humo, daños mecánicos, rayos, etc. ).

14. Información de negocios.

• El sistema puede ser propiedad de guardias o policías municipales, comunales, poviat o de la ciudad. Fines imposed in some cases reimburse costos del sistema.

• Algunos dispositivos pueden ponerse a disposición de los residentes para quienes la calidad del entorno en el que viven es importante.

• Los dispositivos también se pueden vender a los residentes que pueden transferir datos al sistema @AirQ de forma gratuita. Pueden ser dispositivos completos (GSM): requieren una tarjeta SIM y tarifas de suscripción. Alternativamente, pueden ser dispositivos WiFi (sin GPS) que envían datos a través de la red WiFi del residente a la @City nube en Internet (con una posición GPS predefinida). Este método permite la transferencia de la mayoría de los costos del equipo a los residentes y un monitoreo mucho más preciso del smog en el área.

15. Información educativa proecológica.

Es posible (legalmente) publicar resultados actuales en Internet, gracias a lo cual aumenta la conciencia ecológica de los habitantes sobre la nocividad del smog. El sistema no viola el RGPD.

Los resultados transparentes y públicos obligarán a quienes contribuyen a la producción de smog en el área a:

• no fumar sustancias nocivas como (basura, tableros de muebles, traviesas de ferrocarril, neumáticos, telas, madera impregnada de la demolición de edificios, papel de color, plástico, papel de aluminio)

• utilizando combustible ecológico y de alta calidad (madera seca / guisantes ecológicos, carbón de alta calidad)

• cambios en una caldera / chimenea defectuosa

dieciséis. Comparación de métodos de medición de smog.

El tiempo de funcionamiento de una batería externa depende de: GSM intensidad de la señal, temperatura, tamaño de la batería, frecuencia de medición y datos enviados.

17. Parámetros de funcionamiento de los dispositivos @AirQ.

Rango de temperatura - 40C .. + 65C

Humedad 0..80% r.H. Sin condensación (dispositivo)

Fuente de alimentación GSM 5VDC @ 2A (2G - max) ±0,15 V

Fuente de alimentación LoRaWAN 5VDC @ 300mA (max) ±0,15 V

@City Dispositivo GSM + GPS:

Entrada de antena 50ohm

SIM nano-SIM o MIM (elección en la etapa de producción - MIM impone un operador de red)

Aprobación del módem Naranja (2G + CATM1) / T-Mobile (2G + NBIoT) / Otros (2G)

Bandas (Europa) Sensibilidad RX de potencia de salida de clase TX

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 (BORDE) * E2 + 27dB ±2 <-107dB

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

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

Cuando se utiliza una antena externa de banda estrecha con frecuencia coincidente para una banda determinada.

* Solo con módem Combo: 2G, CATM1, NB-IoT

Certificados:

• ROJO (UE)

• GCF (AU)

• PTCRB (NA)

• FCC, IC (NA / NV)

• RoHS / ALCANCE

GPS / GNSS:

Frecuencia de operaciones: 1559..1610MHz

Antenna input 50ohm

sensibilidad * -160dB estático, -149dB navegación, -145 arranque en frío

TTFF 1 s (caliente), 21 s (cálido), 32 s (frío)

A-GPS sí

Dinámico 2g

frecuencia de actualización 1Hz

• antena de banda estrecha externa combinada

@City LoRaWAN 1.0.2 Dispositivos (8 canales, potencia Tx: + 14dBm) Europa (863-870MHz)

DR T modulación BR bit / s Rx Sensibilidad Rx Tests

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

1 2min SF11 / 125kHz 440-133.5dB

2 1 min SF10 / 125kHz 980-131dB

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

4 (*) 50 s SF8 / 125kHz 3125 -125.5dB

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

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

7 FSK 50kbs 50000 -130dB

(*) Parámetros necesarios para actualizar firmware a través de OTA

(DR) - Velocidad de datos

(BR) - Tasa de bits

T - Frecuencia de actualización mínima [segundos]

Sensor de partículas PM2.5 / PM10:

Temperatura mínima para la medición de partículas - 10 ° C (desconectado automáticamente)

Temperatura máxima para la medición de partículas + 50 (desconectado automáticamente)

Humedad RH 0% .. 90% sin condensación

Tiempo de medición 10 s

Rango de medida 0ug / m3 .... 1000ug / m3

Método de medición sensor láser con circulación de aire forzada

Tiempo de vida en condiciones óptimas de trabajo 10000h

Precisión (25C) ±15 ug (0..100 ug)

±15% (> 100 ug)

Consumo de energía 80 mA a 5 V

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

Inmunidad EMI 1 V / m (80 MHz .. 1000 MHz) para IEC 61000-4

irrupción ±0.5 kV for IEC61000-4-4

inmunidad (contacto) 3 V para IEC61000-4-6

Radiación de emisión 40 dB 30..230 MHz

47 dB 230..1000 MHz para CISPR14

Contacto de emisión 0,15..30 MHz según CISPR14

Sensor ambiental:

Tiempo de medición: 10 s

Consumo máximo de energía: 20mA@3.6V

Consumo de energía promedio 1mA@3.6V

Temperatura:

Rango de medida -40 .. + 85C

accuracy ±0.5C @ 25C, ±1C ( 0..65C)

Humedad:

Rango de medición 0..100% r.H.

Precisión ±3% @ 20..80% r.H. Con histéresis

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

Presión:

Rango de medición: 300Pa ..1100hPa

Precisión: ±0.6hPa ( 0 .. 65C)

±0.12hPa ( 25..40C ) @ Pa>700

Temperature Coeficient: ±1.3Pa/C

GAS:

Temperatura -40 .. + 85C

Humedad 10..95% r.H.

COV medido con nitrógeno de fondo

LoRaWAN pruebas de cobertura práctica:

Condiciónes de la prueba:

Puerta de enlace interna Kerlink Femtocell LoRaWAN

Antena pasiva de banda ancha para exteriores colocada en el exterior a una altura de ~ 9 m desde el nivel del suelo.

Ubicación Wygoda gm. Karczew (~ 110 m sobre el nivel del mar).

LoRaWAN dispositivo con DR0 forzado con antena externa de banda ancha colocada a 1,5 m del suelo en el techo del vehículo.

Zonas rurales (prados, campos con árboles bajos y edificios raros)

El resultado más lejano fue Czersk ~ 10,5 km (~ 200 m sobre el nivel del mar) con RSSI igual a -136dB (es decir, a la sensibilidad máxima del módem LoRaWAN proporcionada por el fabricante)