@AirQ - Sistema Antysmog

Medições em tempo real com possibilidade de execução

iSys - Sistemas Inteligentes

Produtos Smart City

1 Introdução.

@AirQ é um sistema integrado de controle de qualidade do ar e sistema anti-smog. Ele funciona em tempo real (medições a cada ~ 30seg) e fornece medições contínuas da qualidade do ar 24 horas por dia. Faz parte da cidade inteligente "@City" sistema da iSys - Intelligent Systems.

O sistema @AirQ permite o monitoramento autônomo do nível de impurezas (partículas PM2.5 / PM10). Dá a possibilidade de apanhar os perpetradores "no ato" e executá-los (imposição de multas por grupos de intervenção, por ex. Polícia Municipal, Polícia, Corpo de Bombeiros).

O sistema mede os poluentes pontuais (em um grande número de detectores e medições) graças ao que mostra resultados reais próximos ao epicentro dos poluentes. As poluições são puramente locais e podem exceder as medições médias feitas por um sensor de qualidade do ar centenas de vezes.

Os dados são coletados de sensores distribuídos de qualidade geral do ar e partículas sólidas 2,5um, 10um.

Dispositivos @AirQ podem ser:

• estacionário (alimentado pela rede) - para um grande número de sensores

• estacionário - instalado temporariamente (alimentado por bateria) - para um número médio de sensores

• móvel - instalado em carros (alimentado por bateria) - para um número muito pequeno de sensores

• móvel - instalado em drones

Os dispositivos são instalados na área de propriedade pública (por exemplo postes de luz) ou com o consentimento dos moradores de seus lotes.

No caso de compartilhamento público de dados de medição, também faz parte da educação dos residentes e "anti-poluição", pró-saúde e prevenção pró-ecológica.

O sistema @Air é muito menos "controverso" e mais eficaz do que drones que:

• eles voam em espaços privados

• eles têm câmeras Full HD integradas e seu uso pode ser tratado como spyware e voyeurismo

• pode ser considerado uma violação da privacidade e do GDPR.

• representam risco de acidentes, podem causar danos à propriedade e à saúde

• requerem um operador adicional e têm um alcance muito pequeno

• eles funcionam por um período muito curto do dia, no máximo 1..2 horas de vida útil da bateria (eles não voam no escuro - quando no inverno, na maioria das vezes queimam em fornos)

• são muito dependentes do clima

Os proprietários de lotes podem fazer valer seus direitos com relação aos drones que voam pelas casas.

No caso de sinistros, bem como de reclamações, há também custos de contencioso, danos, indenizações e acordos.

O sistema @AirQ pode realizar simultaneamente o controle remoto e autônomo da iluminação pública, iluminação da cidade, etc. (Sistema de Iluminação Inteligente "@Luz" )

 Os dados são enviados para o servidor do sistema @City - para a mini-nuvem, dedicada à comuna ou região.

O principal tipo de comunicação é GSM transmissão (Alternativamente WiFi ou LoRaWAN na banda aberta)

O sistema permite a visualização em tempo real em um mapa, gráficos de barras e também o envio direto de mensagens de alarme aos grupos de intervenção.

2 Principais recursos do sistema @AirQ.

Principais recursos do sistema @AirQ:

• possibilidade de trabalho móvel (montagem em carros ou drones) ou estacionário

• medição pontual de partículas de PM 2,5 e 10um por sensor laser inteligente (opção A) com circulação de ar forçada.

• medição geral: qualidade do ar, pressão, temperatura, concentração de gás prejudicial (opção B)

• a capacidade de medir em intervalos de cerca de 30s a várias horas - em tempo real, 24 horas por dia

Transmissão sem fio básica GSM: 2G, 3G, LTE, SMS, USSD (para qualquer operadora), LTE CAT M1 * (laranja), NB-IoT ** (T-Mobile) - requer o cartão SIM ou MIM da operadora selecionada e taxas de assinatura para transmissão de dados ou tarifas de telemetria.

• WiFi sem fio alternativo, transmissão RF (LoraWAN) - sem taxas de assinatura adicionais necessárias

• medição de posição GPS em tempo real (longitude e latitude, altitude, velocidade, direção)

• auto-posicionamento em mapas com resultados de medição atuais

• proteção independente e monitoramento de dispositivos de medição (contra roubo e devastação - alarme)

• controle remoto e inteligente de iluminação (liga / desliga) e dimerização de lâmpadas LED (opção C)

*, ** - depende da disponibilidade do serviço da operadora na localização atual

3 @AirQ Device work.

O dispositivo mede a quantidade de partículas sólidas 2,5um / 10um com circulação de ar forçada (opção A).

O dispositivo funciona 24 horas por dia, e o período mínimo de medição e transmissão é de cerca de 30 segundos.

Apenas a medição de vários pontos da poluição do ar faz sentido, porque a poluição do ar é estritamente local e o epicentro pode ter várias centenas de vezes mais poluição do que os valores médios medidos em outros pontos. Depende de muitos fatores, como clima, direção e força do vento, pressão, altura das nuvens, umidade, precipitação, temperatura, terreno, florestamento, etc.

Por exemplo, a 50-100 metros da fonte da poluição, a medição pode indicar até 10 vezes menos (o que é mostrado no mapa acima com medições reais tiradas do carro).

O dispositivo também pode medir pressão, temperatura, umidade, qualidade geral do ar - níveis de gases nocivos (opção B). Isso permite que você detecte anomalias climáticas (mudanças rápidas de temperatura, pressão, umidade), incêndios, bem como algumas tentativas de adulterar o dispositivo (congelamento, inundação, roubo, etc. )

A medição leva cerca de 10 segundos, portanto, no caso de sensores móveis, dá o valor médio da distância percorrida durante este tempo (por exemplo para uma velocidade de 50km / h - cerca de 140m)

O envio de informações a cada poucas dezenas de segundos também é uma proteção de alarme para o dispositivo em caso de:

• tentativas de desmantelar

• devastação

• sabotar

• mudanças de localização

• e.t.c.

Isso permite que a equipe de intervenção seja enviada ao local do incidente e capturada o infrator "no ato".

O dispositivo pode ser equipado com acessórios para controlar a iluminação das lâmpadas LED (Opção C). É possível diminuir as fontes de alimentação dos postes de luz ou ligar / desligar as lâmpadas LED sem interferir nos parâmetros de iluminação das lâmpadas. Devido aos 3 dimmers, o controlador também pode controlar a iluminação decorativa, iluminação ocasional (ajustando o conjunto de cores RGB). Também pode ser usado para controlar a temperatura do branco (iluminação).

Isso permite que você controle remotamente a cidade, a iluminação pública ou qualquer equipamento elétrico.

4 Comunicação.

A transmissão dos dados de medição é realizada por meio de uma interface de comunicação *:

• GSM (2G..4G, USSD, SMS, LTEM1 (CATM1), NB-IoT) - requer GSM taxas de assinatura da operadora e cobertura de cobertura para o serviço selecionado. Alcance máximo a poucos quilômetros de BTSa GSM na área aberta.

• WiFi 2,4 GHz b / g / n - requer acesso a uma rede WiFi com acesso à Internet. Não contém GPS e não possui geolocalização automática (apenas a variante estacionária com uma posição GPS predefinida). Também pode ser usado como equipamento de intervenção para medir a poluição no local. Alcance máximo de até aprox. 100m para o roteador WiFi ao ar livre.

• LoRaWAN (868 MHz / EU e 902..915 MHz / Outros) - comunicação de rádio de longo alcance na banda pública. Devido à natureza aberta e livre da banda de frequência, existe o risco de interferência e bloqueio do dispositivo por outros dispositivos. Requer a instalação de um mínimo de um LoRaWAN / portão de Internet - garantindo a cobertura de toda a área (por exemplo em chaminés altas ou GSM mastros). Alcance máximo cerca de 10-15km em área aberta.

* - dependendo do tipo de controlador @AirQ selecionado

5 Plataforma @City dedicada (nuvem).

A plataforma @City é uma plataforma dedicada "mini nuvem" sistema para clientes individuais B2B. A plataforma não é compartilhada entre outros usuários e apenas um cliente tem acesso a um servidor físico ou virtual (VPS ou servidores dedicados). O cliente pode escolher um entre várias dezenas de data centers na Europa ou no mundo e várias dezenas de planos tarifários - relacionados a recursos de hardware e desempenho de hospedagem dedicada.

5.1. @City Cloud Server.

O software @City é executado em servidores VPS em Linux (Virtual Private Server) ou em um servidor dedicado no lado da Internet, dependendo do desempenho do servidor desejado (doravante denominado servidor). O desempenho necessário depende dos seguintes fatores:

• acesso privado / público

• número total de dispositivos

• frequência de atualizações de status do dispositivo

• taxa de atualização de dados

Existem várias variantes de servidor possíveis (VPS virtual / dedicado), dependendo de:

• Preços

• tipo de servidor: virtual ou dedicado

• localização geográfica do data center

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

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

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

A plataforma IoT @City é dedicada a um único destinatário (doravante denominado cliente):

• autoridades locais, escritórios, municipalidades, povoados

• B2B (entidades comerciais)

Como o servidor não é compartilhado entre clientes, isso simplifica os problemas de acesso, segurança e desempenho. Por esse motivo, apenas um cliente é responsável pela segurança efetiva, estabilidade, desempenho, taxa de transferência de dados, etc.

Em caso de desempenho insuficiente, o cliente pode adquirir um plano tarifário superior (VPS ou servidor dedicado), mais adequado para a funcionalidade e desempenho pretendidos.

Em casos especiais, a comunicação nuvem a nuvem pode ser implementada para globalizar e centralizar dados em áreas maiores, em vez da nuvem de muitos clientes.

6 Visualização online em mapas.

Os resultados podem ser exibidos em mapas juntamente com a geolocalização do sensor e outros parâmetros, por exemplo, tempo de medição (castomização). Eles são atualizados a cada 1 minuto

O exemplo acima mostra os resultados das medições:

• Partículas PM2.5 (primeiro número)

• velocidade do veículo (segundo número)

• data e hora da medição

As duas primeiras medições são coloridas dependendo do valor.

7 Visualização dos resultados na tabela.

Os resultados também podem ser exibidos em tabelas personalizadas (pesquisa, classificação, limitação de resultados). As tabelas também possuem gráficos personalizados individualmente (Tema). É possível exibir uma tabela com dados atuais para todos os dispositivos @AirQ ou arquivar tabelas para um único dispositivo.

8 Gráficos de barra.

Os gráficos de barras são exibidos classificados e "normalizado" barras até o valor máximo, do mais alto ao mais baixo.

Eles são úteis para a verificação rápida de resultados extremos e para tomar medidas de execução imediatas (enviar uma comissão ao local do incidente para examinar o conteúdo da caldeira / lareira, etc., e possivelmente multar).

Passar o mouse sobre a barra exibe informações adicionais sobre o dispositivo (outras medidas e dados de localização)

9 Gráficos de arquivo.

É possível exibir gráficos históricos para um determinado período de tempo para um parâmetro selecionado (por exemplo PM2,5 sólidos, temperatura, umidade, etc. ) para qualquer dispositivo.

9,1 Gráfico de barras: (exibe apenas os dados existentes)

9.2. Gráfico contínuo: (para os mesmos dados de entrada)

Mover o ponteiro do mouse exibe valores de medição detalhados e data / hora.

Para este exemplo (ambos os desenhos):

• PM2.5 (preto)

• PM10 (vermelho)

• pressão (verde) {Pa}

• qualidade geral do ar (azul) {quanto maior o valor, melhor}

O gráfico é limitado ao período noturno das 15h às 24h, quando a maioria das pessoas fuma nos fogões

10 Compatibilidade com o navegador da web.

* - O Firefox não oferece suporte à seleção de data / hora (o campo de texto deve ser editado manualmente usando o formato de data e hora apropriado).

O Internet Explorer não é compatível (em vez disso, use o Edge)

Outros navegadores da web não foram testados.

11 Personalização de visualização / tema.

Os temas do View permitem que você personalize e se adapte às suas próprias necessidades.

Vários temas de site da @AirQ podem ser usados ​​para criar modelos otimizados para, por exemplo, impressão, operação de smartphones, PADs. Um cientista da computação local com conhecimento básico de HTML, JavaScript, CSS é capaz de personalizar a interface do usuário.

12 Variantes de equipamento.

Os dispositivos podem ter muitas variantes de hardware em relação às opções de equipamento, bem como caixas de proteção (o que oferece várias combinações). Além disso, o dispositivo deve estar em contato com o fluxo de ar externo, o que impõe certos requisitos no projeto da caixa.

Portanto, os gabinetes podem ser pedidos individualmente, dependendo das necessidades.

12,1. Variantes de eletrônicos:

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

• Uso de um sensor ambiental (temperatura, umidade, pressão, qualidade do ar)

• O uso de elementos de controle de iluminação

• Diferentes variantes de energia (230 V, 230 V + UPS, bateria, fotovoltaica)

12,2. Montagem:

• Equipamento estacionário

• dispositivos móveis (para carros)

• dispositivos móveis (para drones)

12,3. Capas:

• gabinetes fixos / móveis de metal dedicados - cor selecionada, design gráfico, impressão / adesivos, método de fixação

• caixas de plástico adaptadas

• caixas de plástico dedicadas

• o caso depende do tamanho da bateria

13 Informações úteis.

O sensor laser de poluição do ar utilizado pode ser danificado se a concentração de poeira, alcatrão for muito alta, e neste caso fica excluído da garantia do sistema. Ele pode ser adquirido separadamente como uma peça sobressalente.

A garantia exclui atos de vandalismo, sabotagem no dispositivo (tentativas de despejar, congelar, fumar, danos mecânicos, raios, etc. )

14 Informação de negócios.

• O sistema pode ser propriedade de guardas ou policiais municipais, comunais, poviat ou municipais. Fines imposed in some cases reimburse custos do sistema.

• Alguns dispositivos podem ser disponibilizados para residentes para quem a qualidade do ambiente em que vivem é importante.

• Os dispositivos também podem ser vendidos para residentes que podem transferir dados para o sistema @AirQ gratuitamente. Eles podem ser dispositivos completos (GSM) - eles exigem um cartão SIM e taxas de assinatura. Em alternativa, podem ser dispositivos WiFi (sem GPS) que enviam dados através da rede WiFi do residente para a nuvem @City na Internet (com uma posição GPS predefinida). Este método permite a transferência da maioria dos custos do equipamento para os residentes e um monitoramento muito mais preciso da poluição atmosférica na área.

15 Informações educacionais pró-ecológicas.

É possível (legalmente) publicar os resultados atuais na internet, graças ao qual aumenta a consciência ecológica dos habitantes sobre a nocividade do smog. O sistema não viola o GDPR.

Resultados transparentes e públicos forçarão aqueles que contribuem para a produção de smog na área a:

• não fumar substâncias nocivas como (lixo, placas de móveis, travessas ferroviárias, pneus, tecidos, madeira impregnada de demolição de edifícios, papel colorido, plástico, folha)

• usando combustível ecológico e de alta qualidade (madeira seca / ervilhas ecológicas, carvão de alta qualidade)

• mudanças em uma caldeira / lareira com defeito

16 Comparação de métodos de medição de smog.

O tempo de operação de uma bateria externa depende de: GSM intensidade do sinal, temperatura, tamanho da bateria, frequência de medição e dados enviados.

17 Parâmetros operacionais dos dispositivos @AirQ.

Faixa de temperatura - 40C .. + 65C

Umidade 0..80% r.H. Sem condensação (dispositivo)

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

Fonte de alimentação LoRaWAN 5VDC @ 300mA (máx.) ±0,15 V

@City Dispositivo GSM + GPS:

Entrada da Antena 50ohm

SIM nano-SIM ou MIM (escolha na fase de produção - MIM impõe um operador de rede)

Aprovação de modem laranja (2G + CATM1) / T-Mobile (2G + NBIoT) / Outros (2G)

Bandas (Europa) Sensibilidade RX de potência de saída classe TX

B3, B8, B20 (CATM1) ** 3 + 23dB ±2 < -1073dB

B3,B8,B20 ( NB-IoT ) ** 3 +23dB ±2 < -1135dB

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

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

DCS1800, PCS1900 (GPRS) * 4 + 30dB ±2 < -1094dB

DCS1800,PCS1900 ( EDGE ) * E2 +26dB ±2 < -1094dB

Ao usar uma antena externa de banda estreita com frequência combinada para uma determinada banda.

* Apenas com modem Combo: 2G, CATM1, NB-IoT

Certificados:

• RED (UE)

• GCF (AU)

• PTCRB (NA)

• FCC, IC (NA / NV)

• RoHS / REACH

GPS / GNSS:

Frequência de operações: 1559..1610MHz

Antenna input 50ohm

sensibilidade * -160dB estático, -149dB de navegação, -145 inicialização a frio

TTFF 1s (quente), 21s (quente), 32s (frio)

A-GPS sim

2g dinâmico

taxa de atualização de 1 Hz

• antena de banda estreita externa correspondente

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

DR T modulação BR bit / s Rx Sensibilidade Rx Testes

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

(*) Parâmetros necessários para atualizar o firmware via OTA

(DR) - Taxa de dados

(BR) - Taxa de bits

T - Taxa de atualização mínima [segundos]

Sensor de partículas PM2.5 / PM10:

Temperatura mínima para medição de partículas - 10C (desconectado automaticamente)

Temperatura máxima para medição de partículas + 50 (desconectado automaticamente)

Umidade UR 0% .. 90% sem condensação

Tempo de medição 10s

Faixa de medição 0ug / m3 .... 1000ug / m3

Sensor de laser de método de medição com circulação de ar forçada

Tempo de vida em condições ideais de trabalho 10000h

Precisão (25C) ±15ug (0..100ug)

±15% (> 100ug)

Consumo de energia 80mA @ 5V

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

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

irrupção ±0.5 kV for IEC61000-4-4

imunidade (contato) 3 V para IEC61000-4-6

Emissão de radiação 40 dB 30..230 MHz

47 dB 230..1000 MHz para CISPR14

Contato de emissão 0,15..30 MHz de acordo com CISPR14

Sensor ambiental:

Tempo de medição: 10s

Consumo máximo de energia: 20mA@3.6V

Consumo médio de energia 1mA@3.6V

Temperatura:

Faixa de medição -40 .. + 85C

accuracy ±0.5C @ 25C, ±1C ( 0..65C)

Umidade:

Faixa de medição 0..100% r.H.

Precisão ±3% @ 20..80% r.H. Com histerese

Hysteresis ±15% r.H. (10% -> 90% -> 0%)

Pressão:

Faixa de medição: 300Pa ..1100hPa

Precisão: ±0.6hPa ( 0 .. 65C)

±0.12hPa ( 25.40C ) @ Pa>700

Temperature Coeficient: ±13Pa/C

GÁS:

Temperatura -40 .. + 85C

Umidade 10..95% r.H.

VOC medido com base de nitrogênio

LoRaWAN testes práticos de cobertura:

Condições de teste:

Kerlink Femtocell LoRaWAN Gateway Interno

Antena passiva de banda larga externa colocada externamente a uma altura de ~ 9m do nível do solo.

Localização Wygoda gm. Karczew (~ 110m acima do nível do mar).

LoRaWAN dispositivo com DR0 forçado com uma antena de banda larga externa colocada 1,5m acima do solo no teto do carro.

Áreas rurais (prados, campos com árvores baixas e edifícios raros)

O resultado mais avançado foi Czersk ~ 10,5 km (~ 200 m acima do nível do mar) com RSSI igual a -136 dB (ou seja, na sensibilidade máxima do LoRaWAN modem fornecido pelo fabricante)