@AirQ - Sistema Antysmog

Medicións en tempo real con posibilidade de execución

iSys: sistemas intelixentes

Produtos Smart City

1. Introdución.

@AirQ é un sistema integrado de control de calidade do aire e un sistema anti-smog. Funciona en tempo real (medicións cada ~ 30 segundos) e proporciona medición continua da calidade do aire as 24 horas do día. Forma parte da Cidade Intelixente "@City" sistema de iSys - Sistemas intelixentes.

O sistema @AirQ permite un control autónomo do nivel de impurezas (partículas PM2.5 / PM10). Dá a posibilidade de atrapar aos autores "no acto" e executalos (impoñer multas por grupos de intervención, por exemplo a Policía Municipal, policía, bombeiros).

O sistema mide contaminantes puntuais (nun gran número de detectores e medicións) grazas ao cal mostra resultados reais próximos ao epicentro de contaminantes. As contaminacións son puramente locais e poden superar as medias medidas por un sensor de calidade do aire centos de veces.

Os datos recóllense de sensores distribuídos de calidade xeral do aire e partículas sólidas de 2,5um, 10um.

Os dispositivos @AirQ poden ser:

• estacionario (alimentado pola rede) - para un gran número de sensores

• parado - instalado temporalmente (con batería) - para un número medio de sensores

• móbil - instalado nos coches (con batería) - para un número moi pequeno de sensores

• móbil: instalado en drons

Os dispositivos están instalados na área de propiedade pública (por exemplo, farolas) ou co consentimento dos veciños nas súas parcelas.

No caso da compartición pública de datos de medición, tamén forma parte da educación dos residentes e "anti-smog", prevención pro-saúde e pro-ecolóxica.

O sistema @Air é moito menos "controvertido" e máis eficaz que os drons que:

• voan en espazos privados

• teñen cámaras Full HD incorporadas e o seu uso pódese tratar como spyware e voyeurismo

• pódese considerar como unha violación da privacidade e do GDPR.

• supoñen un risco de accidentes, poden causar danos materiais e para a saúde

• requiren un operador adicional e teñen un alcance moi pequeno

• traballan durante un período moi curto do día, unha batería máxima de 1..2 horas (non voan na escuridade, cando no inverno a maioría das veces arde nos fornos)

• son moi dependentes do tempo

Os propietarios de parcelas poden facer efectivamente valer os seus dereitos sobre drones que voan polas casas.

No caso de accidentes e denuncias, tamén hai custos de litixios, danos e indemnizacións.

O sistema @AirQ pode realizar simultaneamente un control remoto e autónomo da iluminación pública, da iluminación urbana, etc. (Sistema de iluminación intelixente "@Lixeiro" ).

 Os datos envíanse ao servidor do sistema - á mini-nube, dedicada á comuna ou rexión.

O principal tipo de comunicación é a transmisión GSM (alternativamente WiFi ou LoRaWAN en banda aberta)

O sistema permite a visualización en tempo real nun mapa, gráficos de barras, así como o envío directo de mensaxes de alarma aos grupos de intervención.

2. Características principais do sistema @AirQ.

Principais características do sistema @AirQ:

• posibilidade de traballo móbil (montaxe en coches ou drons) ou traballo estacionario

• medición puntual de partículas PM 2,5 e 10um por sensor láser intelixente (opción A) con circulación forzada de aire.

• medición xeral: calidade do aire, presión, temperatura, concentración de gas nocivo (opción B)

• a capacidade de medir en intervalos de aproximadamente 30s a varias horas - en tempo real as 24 horas do día

Transmisión inalámbrica GSM básica: 2G, 3G, LTE, SMS, USSD (para calquera operador), LTE CAT M1 * (laranxa), NB-IoT ** (T-Mobile): require a tarxeta SIM ou MIM do operador seleccionado e taxas de subscrición por tarifas de transmisión de datos ou telemetría.

• WiFi sen fíos alternativo, transmisión RF (LoraWAN): non se requiren taxas de subscrición adicionais

• medición da posición en tempo real (lonxitude e latitude, altitude, velocidade, dirección)

• autoposicionamento en mapas cos resultados da medición actuais

• protección e vixilancia independentes dos dispositivos de medida (contra roubo e devastación - alarma)

• control de iluminación remoto e intelixente (acendido / apagado) e lámpadas LED de atenuación (opción C)

*, ** - depende da dispoñibilidade do servizo do operador na situación actual

3. @AirQ Funcionamento do dispositivo.

O dispositivo mide a cantidade de partículas sólidas 2,5um / 10um con circulación forzada de aire (opción A).

O dispositivo funciona as 24 horas do día e o período mínimo de medición e transmisión é de aproximadamente 30 segundos.

Só ten sentido a medición de varios puntos da contaminación atmosférica, porque a contaminación atmosférica é estritamente local e o epicentro pode ter unha contaminación varias veces maior que os valores medios medidos noutros puntos. Depende de moitos factores como o tempo, a dirección e a forza do vento, a presión, a altura das nubes, a humidade, as precipitacións, a temperatura, o terreo, a forestación, etc.

Por exemplo, a 50-100 metros da fonte de smog, a medida pode indicar ata 10 veces menos (o que se mostra no mapa anterior con medidas reais tomadas do coche).

O dispositivo tamén pode medir a presión, a temperatura, a humidade e a calidade xeral do aire: niveis nocivos de gas (opción B). Isto permítelle detectar anomalías meteorolóxicas (cambios rápidos de temperatura, presión, humidade), incendios e algúns intentos de manipulación do dispositivo (conxelación, inundación, roubo, etc.) ).

A medición leva uns 10 segundos, polo que no caso dos sensores móbiles, dá o valor medio da distancia percorrida durante este tempo (por exemplo. para unha velocidade de 50 km / h - uns 140 m)

O envío de información cada poucas ducias de segundos tamén é unha protección de alarma para o dispositivo en caso de:

• intenta desmontar

• devastación

• sabotaxe

• cambios de localización

• e.t.c.

Isto permite enviar ao equipo de intervención ao lugar do incidente e atrapar ao infractor "no acto".

O dispositivo pode equiparse con accesorios para controlar a iluminación das lámpadas LED (opción Option). É posible atenuar as fontes de alimentación das farolas ou acender / apagar as lámpadas LED sen interferir nos parámetros de iluminación das lámpadas. Debido a 3 dimmers, o controlador tamén pode controlar a iluminación decorativa, iluminación ocasional (axustando o conxunto de cores RGB). Tamén se pode usar para controlar a temperatura branca (iluminación).

Isto permítelle controlar a distancia a iluminación urbana, a rúa ou calquera outro equipo eléctrico.

4. Comunicación.

A transmisión de datos de medición realízase a través dunha interface de comunicación *:

• GSM (2G..4G, USSD, SMS, LTEM1 (CATM1), NB-IoT): require taxas de subscrición do operador e cobertura de cobertura para o servizo seleccionado. Alcance máximo a poucos quilómetros de BTSa GSM na zona aberta.

• WiFi 2,4 GHz b / g / n: require acceso a unha rede WiFi con acceso a Internet. Non contén GPS e non ten xeolocalización automática (só a variante estacionaria cunha posición GPS predefinida). Tamén se pode usar como equipo de intervención para medir a contaminación no lugar. Alcance máximo ata aprox. 100m ao enrutador WiFi ao aire libre.

• LoRaWAN (868 MHz / UE e 902..915 MHz / Outros): comunicación de radio de longo alcance na banda pública. Debido á natureza aberta e libre da banda de frecuencia, existe o risco de interferencia e atascos do dispositivo por parte doutros dispositivos. Require a instalación dun mínimo dunha porta LoRaWAN / Internet, garantindo a cobertura de toda a área (por exemplo, en chemineas altas ou GSM mastros). Alcance máximo duns 10-15 km na área aberta.

* - dependendo do tipo de controlador @AirQ seleccionado

5. Plataforma @City dedicada (nube).

A plataforma @City é un dedicado "mini-nube" sistema para clientes individuais B2B. A plataforma non se comparte entre outros usuarios e só un cliente ten acceso a un servidor físico ou virtual (VPS ou servidores dedicados). O cliente pode escoller un entre varias decenas de centros de datos en Europa ou o mundo e varias ducias de plans tarifarios, relacionados cos recursos de hardware e o rendemento do aloxamento dedicado.

5.1. Server Servidor de nube.

O software runs funciona en servidores VPS que se executan en Linux (Virtual Private Server) ou un servidor dedicado no lado de Internet, dependendo do rendemento do servidor desexado (en diante, o servidor). O rendemento requirido depende dos seguintes factores:

• acceso privado / público

• número total de dispositivos

• frecuencia das actualizacións de estado do dispositivo

• taxa de actualización de datos

Existen varias variantes de servidor posibles (VPS virtual / dedicado) dependendo de:

• Prezos

• tipo de servidor: virtual ou dedicado

• xeolocalización do centro de datos

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

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

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

A plataforma IoT @City está dedicada a un único destinatario (en diante denominado cliente):

• autoridades locais, oficinas, concellos, poviats

• B2B (entidades empresariais)

Debido a que o servidor non se comparte entre clientes, isto simplifica os problemas de acceso, seguridade e rendemento. Por este motivo, só un cliente é responsable da seguridade efectiva, estabilidade, rendemento, rendemento de datos, etc.

No caso de rendemento insuficiente, o cliente pode adquirir un plan de tarifa máis elevado (VPS ou servidor dedicado), máis óptimo para a funcionalidade e rendemento requiridos.

En casos especiais, pódese implementar comunicación de nube a nube para globalizar e centralizar datos en áreas máis grandes en lugar da nube de moitos clientes.

6. Visualización en liña en mapas.

Os resultados pódense mostrar nos mapas xunto coa xeolocalización do sensor e outros parámetros, por exemplo. tempo de medición (castomización). Actualízanse cada 1 minuto

O exemplo anterior mostra os resultados das medicións:

• Partículas PM2.5 (primeiro número)

• velocidade do vehículo (segundo número)

• data e hora de medición

As dúas primeiras medidas están coloreadas en función do valor.

7. Visualización de resultados na táboa.

Os resultados tamén se poden amosar en táboas personalizadas (busca, clasificación, limitación de resultados). As táboas tamén teñen gráficos personalizados (tema). É posible amosar unha táboa cos datos actuais de todos os dispositivos @AirQ ou táboas de arquivo para un só dispositivo.

8. Gráficos de barras.

Os gráficos de barras móstranse ordenados e "normalizado" barras ao valor máximo, de maior a menor.

Son útiles para comprobar rápidamente os resultados extremos e tomar medidas de execución inmediata (enviar unha comisión ao lugar do incidente para examinar o contido da caldeira / cheminea, etc., e posiblemente multar).

Ao pasar o rato sobre a barra móstrase información adicional sobre o dispositivo (outras medidas e datos de localización)

9. Gráficos de arquivo.

É posible amosar gráficos históricos durante un determinado período de tempo para un parámetro seleccionado (por exemplo, Sólidos PM2,5, temperatura, humidade, etc. ) para calquera dispositivo.

9.1. Gráfico de barras: (amosa só os datos existentes)

9.2. Gráfico continuo: (para os mesmos datos de entrada)

Ao mover o punteiro do rato móstranse os valores de medida detallados e a data / hora.

Para este exemplo (ambos debuxos):

• PM2.5 (negro)

• PM10 (vermello)

• presión (verde) {Pa}

• calidade do aire xeral (azul) {canto maior sexa o valor mellor}

O gráfico está limitado ás horas da noite de 15:00 a 24:00, cando a maioría da xente fuma nos fogóns

10. Compatibilidade co navegador web.

* - Firefox non admite a selección de data / hora (o campo de texto debe editarse manualmente usando o formato de data e hora axeitado).

Internet Explorer non é compatible (use Edge no seu lugar)

Non se probaron outros navegadores web.

11. Personalización de vista / tema.

Os temas de View permítenlle personalizar e adaptarse ás súas propias necesidades.

Pódense usar varios temas do sitio web @AirQ para crear modelos optimizados para, por exemplo, impresión, operación desde teléfonos intelixentes, PADs. Un informático local con coñecementos básicos de HTML, JavaScript, CSS é capaz de auto-personalizar a interface de usuario.

12. Variantes de equipamento.

Os dispositivos poden estar en moitas variantes de hardware en canto a opcións de equipos e carcasas (o que dá varias combinacións). Ademais, o dispositivo debe estar en contacto co aire exterior que flúe, o que impón certos requisitos no deseño da carcasa.

Polo tanto, os recintos pódense solicitar individualmente en función das necesidades.

12.1. Variantes de electrónica:

• Aplicación do sensor de partículas 2,5 / 10um

• Uso dun sensor ambiental (temperatura, humidade, presión, calidade do aire)

• O uso de elementos de control de iluminación

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

12.2. Montaxe:

• Equipos estacionarios

• dispositivos móbiles (para coches)

• dispositivos móbiles (para drones)

12.3. Portadas:

• gabinetes estacionarios / móbiles metálicos dedicados: cor seleccionada, deseño gráfico, impresión / adhesivos, método de fixación

• carcasas de plástico adaptadas

• gabinetes de plástico dedicados

• o caso depende do tamaño da batería

13. Información útil.

O sensor de contaminación atmosférica láser usado pode danarse se a concentración de po e alcatrán é demasiado alta e neste caso está excluído da garantía do sistema. Pódese mercar por separado como recambio.

A garantía exclúe os actos de vandalismo, sabotaxe no dispositivo (intentos de verter, conxelar, fumar, danos mecánicos, raios, etc.) ).

14. Información comercial.

• O sistema pode ser propiedade de gardas ou policías municipais, comunais, poviat ou urbanos. Fines imposed in some cases reimburse custos do sistema.

• Algúns dispositivos pódense poñer a disposición dos residentes para os que importa a calidade do ambiente no que viven.

• Os dispositivos tamén se poden vender a residentes que poden transferir datos de balde ao sistema @AirQ. Poden ser dispositivos completos (GSM): requiren unha tarxeta SIM e tarifas de subscrición. Alternativamente, poden ser dispositivos WiFi (sen GPS) que envían datos a través da rede WiFi do residente á @City nube en Internet (cunha posición GPS predefinida). Este método permite a transferencia da maioría dos custos do equipo aos residentes e un seguimento moito máis preciso do smog na zona.

15. Información educativa proecolóxica.

É posible (legalmente) publicar os resultados actuais en internet, grazas ao cal aumenta a conciencia ecolóxica dos habitantes sobre a nocividade do smog. O sistema non viola o RGPD.

Os resultados transparentes e públicos obrigarán a aqueles que contribúen á produción de smog na zona a:

• non fumar substancias nocivas como (lixo, taboleiros de mobles, travesas de ferrocarril, pneumáticos, tecidos, madeira impregnada da demolición de edificios, papel de cores, plástico, folla)

• empregando combustible ecolóxico e de alta calidade (madeira seca / guisantes ecolóxicos, carbón de alta calidade)

• cambios nunha caldeira / cheminea defectuosa

16. Comparación dos métodos de medición do Smog.

O tempo de funcionamento dunha batería externa depende de: strength intensidade do sinal, temperatura, tamaño da batería, frecuencia de medida e datos enviados.

17. Parámetros de funcionamento dos dispositivos @AirQ.

Rango de temperatura - 40C .. + 65C

Humidade 0..80% r.H. Sen condensación (dispositivo)

Alimentación GSM 5VDC @ 2A (2G - máx.) ±0,15 V

Alimentación LoRaWAN 5VDC @ 300mA (máx.) ±0,15 V

@City Dispositivo GSM + GPS:

Entrada de antena 50ohm

SIM nano-SIM ou MIM (elección na fase de produción - MIM impón un operador de rede)

Aprobación de módem Orange (2G + CATM1) / T-Mobile (2G + NBIoT) / Outros (2G)

Bandas (Europa) Potencia de saída de clase TX Sensibilidade 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

Cando se usa unha antena de banda estreita externa axustada en frecuencia para unha banda dada.

* Só con módem combinado: 2G, CATM1, NB-IoT

Certificados:

• VERMELLO (UE)

• GCF (AU)

• PTCRB (NA)

• FCC, IC (NA / NV)

• RoHS / REACH

GPS / GNSS:

Frecuencia de operacións: 1559..1610MHz

Antenna input 50ohm

sensibilidade * -160dB estática, navegación -149dB, -145 arranque en frío

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

A-GPS si

Dinámico 2g

frecuencia de actualización 1Hz

• antena de banda estreita externa combinada

@City LoRaWAN 1.0.2 Dispositivos (8ch., Potencia Tx: + 14dBm) Europa (863-870MHz)

DR T modulación BR bit / s Probas Rx de sensibilidade 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

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

(DR) - Taxa de datos

(BR) - Taxa de bits

T - Frecuencia de actualización mínima [segundos]

Sensor de partículas PM2.5 / PM10:

Temperatura mínima para medición de partículas - 10C (Desconectado automaticamente)

Temperatura máxima para medición de partículas + 50 (Desconectado automaticamente)

Humidade HR 0% .. 90% sen condensación

Tempo de medición 10s

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

Sensor láser de método de medida con circulación forzada de aire

Tempo de vida en condicións de traballo óptimas 10000h

Precisión (25C) ±15ug (0..100ug)

±15% (> 100ug)

Consumo de enerxía 80mA @ 5V

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

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

correr ±0.5 kV for IEC61000-4-4

inmunidade (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 segundo CISPR14

Sensor ambiental:

Tempo de medición: 10 s

Consumo máximo de enerxía: 20mA@3.6V

Consumo medio de enerxía 1mA@3.6V

Temperatura:

Rango de medida -40 .. + 85C

accuracy ±0.5C @ 25C, ±1C ( 0..65C)

Humidade:

Rango de medida 0..100% r.H.

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

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

Humidade 10..95% r.H.

COV medido con fondo de nitróxeno

LoRaWAN probas prácticas de cobertura:

Condicións da proba:

Kerlink Femtocell Gate Pasarela interna

Antena de banda ancha exterior pasiva colocada no exterior a unha altura de ~ 9 m do nivel do chan.

Localización Wygoda gm. Karczew (~ 110m sobre o nivel do mar).

LoRaWAN dispositivo con DR0 forzado cunha antena de banda ancha externa situada 1,5 metros sobre o chan no tellado do coche.

Zonas rurais (prados, campos con árbores baixas e edificios raros)

O resultado máis afastado foi Czersk ~ 10,5 km (~ 200 m sobre o nivel do mar) con RSSI igual a -136dB (i.e. coa máxima sensibilidade do módem provided proporcionado polo fabricante)