@AirQ - Система Антисмог

Измерения в реальном времени с возможностью выполнения

iSys - Интеллектуальные системы

Продукты Умного Города

1. Вступление.

@AirQ - это интегрированная система контроля качества воздуха и система защиты от смога. Он работает в режиме реального времени (измерения каждые ~ 30 секунд) и обеспечивает непрерывное измерение качества воздуха 24 часа в сутки. Это часть умного города "@City" система от iSys - Интеллектуальные системы.

Система @AirQ позволяет автономно контролировать уровень примесей (частицы PM2,5 / PM10). Это дает возможность поймать преступников "в действии" и выполнять их (наложение штрафов группами вмешательства, например, Муниципальная полиция, полиция, пожарная команда).

Система измеряет точечные загрязняющие вещества (в большом количестве детекторов и измерений), благодаря чему показывает реальные результаты вблизи эпицентра загрязняющих веществ. Загрязнения носят чисто локальный характер и могут в сотни раз превышать средние значения, полученные одним датчиком качества воздуха.

Данные собираются с распределенных датчиков общего качества воздуха и твердых частиц 2,5 мкм, 10 мкм.

Устройства @AirQ могут быть:

• стационарный (питание от сети) - для большого количества датчиков

• стационарный - установлен временно (питание от аккумулятора) - для среднего количества датчиков

• мобильный - устанавливается на автомобили (с батарейным питанием) - для очень небольшого количества датчиков

• мобильный - устанавливается на дроны

Устройства устанавливаются в зоне общественного пользования (например, уличные фонари) или с согласия жителей на своих участках.

В случае публичного обмена данными измерений это также часть обучения жителей и "анти-смог", профилактика здоровья и экология.

Система @Air намного меньше "спорный" и более эффективны, чем дроны, которые:

• они летают в частных помещениях

• у них есть встроенные камеры Full HD, и их использование можно рассматривать как шпионское ПО и вуайеризм.

• можно рассматривать как нарушение конфиденциальности и GDPR.

• они создают опасность несчастного случая, могут нанести ущерб имуществу и здоровью

• требуют дополнительного оператора и имеют очень маленький диапазон

• работают очень недолго в течение дня, максимум 1..2 часа автономной работы (в темноте не летают - зимой чаще всего горит в топках)

• очень зависят от погоды

Владельцы участков могут эффективно защищать свои права в отношении беспилотных летательных аппаратов, летающих вокруг домов.

В случае несчастных случаев, а также жалоб, существуют также судебные издержки, ущерб, компенсация и урегулирование.

Система @AirQ может одновременно осуществлять дистанционное и автономное управление уличным освещением, городским освещением и т. Д. (Умная система освещения "@Свет" ).

 Данные отправляются на сервер @City системы - в мини-облако, выделенное для коммуны или региона.

Основной тип связи - передача (альтернативно WiFi или LoRaWAN в открытом диапазоне)

Система позволяет визуализировать в реальном времени на карте, гистограммах, а также напрямую отправлять тревожные сообщения группам вмешательства.

2. Основные возможности системы @AirQ.

Основные возможности системы @AirQ:

• возможность мобильной (установка на автомобили или дроны) или стационарной работы

• Точечное измерение частиц PM 2,5 и 10 мкм интеллектуальным лазерным датчиком (опция A) с принудительной циркуляцией воздуха.

• общие измерения: качество воздуха, давление, температура, концентрация вредных газов (вариант B)

• возможность измерения с интервалами от 30 секунд до нескольких часов - в режиме реального времени 24 часа в сутки

Базовая GSM беспроводная передача: 2G, 3G, LTE, SMS, USSD (для любого оператора), LTE CAT M1 * (оранжевый), NB-IoT ** (T-Mobile) - требуется SIM-карта или MIM выбранного оператора и абонентская плата за передачу данных или тарифы на телеметрию.

• альтернативный беспроводной Wi-Fi, передача RF (LoraWAN) - без дополнительной абонентской платы

• измерение положения в реальном времени (долгота и широта, высота, скорость, направление)

• самопозиционирование на картах с текущими результатами измерений

• независимая защита и мониторинг средств измерений (от кражи и порчи - сигнализация)

• дистанционное и интеллектуальное управление освещением (включение / выключение) и затемнение светодиодных ламп (опция C)

*, ** - зависит от наличия услуги оператора в текущем местоположении

3. @AirQ Устройство работает.

Устройство измеряет количество твердых частиц 2,5 мкм / 10 мкм с принудительной циркуляцией воздуха (вариант A).

Устройство работает 24 часа в сутки, а минимальный период измерения и передачи составляет около 30 секунд.

Только многоточечное измерение загрязнения воздуха имеет смысл, поскольку загрязнение воздуха носит строго локальный характер, а в эпицентре может быть в несколько сотен раз больше загрязнения, чем средние значения, измеренные в других точках. Это зависит от многих факторов, таких как погода, направление и сила ветра, давление, высота облаков, влажность, осадки, температура, местность, облесение и т. Д.

Например, на расстоянии 50-100 метров от источника смога измерения могут показывать до 10 раз меньше (что показано на карте выше с реальными измерениями, снятыми с автомобиля).

Устройство также может измерять давление, температуру, влажность, общее качество воздуха - уровни вредных газов (вариант B). Это позволяет обнаруживать погодные аномалии (быстрые изменения температуры, давления, влажности), пожары, а также некоторые попытки вмешательства в работу устройства (замерзание, затопление, кража и т. Д.) ).

Измерение занимает около 10 секунд, поэтому в случае мобильных датчиков оно дает среднее значение пройденного расстояния за это время (например, для скорости 50км / ч - около 140м)

Отправка информации каждые несколько десятков секунд также является сигнальной защитой для устройства в случае:

• попытки демонтировать

• опустошение

• саботаж

• изменение местоположения

• так далее.

Это позволяет отправить бригаду вмешательства к месту происшествия и поймать нарушителя. "в действии".

Устройство может быть укомплектовано аксессуарами для управления включением светодиодных ламп (Вариант C). Можно уменьшить яркость источников питания уличных фонарей или включить / выключить светодиодные лампы, не влияя на параметры освещения ламп. Благодаря 3 диммерам, контроллер также может управлять декоративным освещением, случайным освещением (путем настройки набора цветов RGB). Его также можно использовать для контроля температуры белого (освещения).

Это позволяет удаленно управлять городским, уличным освещением или любым электрическим оборудованием.

4. Коммуникация.

Передача данных измерений осуществляется через один интерфейс связи *:

• GSM (2G..4G, USSD, SMS, LTEM1 (CATM1), NB-IoT) - требуется GSM абонентская плата оператора и покрытие для выбранной услуги. Максимальная дальность в нескольких километрах от BTSa GSM на открытой местности.

• WiFi 2,4 ГГц b / g / n - требуется доступ к сети Wi-Fi с доступом в Интернет. Он не содержит и не имеет автоматической геолокации (только стационарный вариант с предопределенным положением GPS). Его также можно использовать в качестве вспомогательного оборудования для измерения загрязнения на месте. Максимальный диапазон до прибл. 100м до WiFi роутера под открытым небом.

• LoRaWAN (868MHz / EU и 902..915MHz / Other) - дальняя радиосвязь в общедоступном диапазоне. Из-за открытого и свободного характера полосы частот существует риск помех и глушения устройства другими устройствами. Требуется установка как минимум одного LoRaWAN / Интернет-шлюза, обеспечивающего покрытие всей территории (например, на высоких дымоходах или GSM мачтах). Максимальная дальность около 10-15 км на открытой местности.

* - в зависимости от типа выбранного контроллера @AirQ

5. Выделенная @City платформа (облачная).

Платформа @City является специализированной "мини-облако" система для индивидуальных клиентов B2B. Платформа не используется совместно другими пользователями, и только один клиент имеет доступ к физическому или виртуальному серверу (VPS или выделенным серверам). Заказчик может выбрать один из нескольких десятков дата-центров в Европе или мире и несколько десятков тарифных планов - связанных с аппаратными ресурсами и производительностью выделенного хостинга.

5.1. @City Облачный сервер.

Программное обеспечение @City работает на серверах VPS под управлением Linux (виртуальный частный сервер) или на выделенном сервере в Интернете, в зависимости от желаемой производительности сервера (далее именуемого сервером). Требуемая производительность зависит от следующих факторов:

• частный / публичный доступ

• общее количество устройств

• частота обновления статуса устройства

• частота обновления данных

Существует несколько возможных вариантов сервера (виртуальный / выделенный VPS) в зависимости от:

• Цены

• тип сервера: виртуальный или выделенный

• геолокация дата-центра

• виртуальное / физическое количество ядер процессора (1-8 / 8..32)

• виртуальный / физический объем ОЗУ (1-32 ГБ / 32-512 ГБ)

• Размер SSD (20–1 ТБ / 100–400 ТБ)

Платформа IoT @City предназначена для одного получателя (далее - клиент):

• органы местного самоуправления, офисы, муниципалитеты, повяты

• B2B (хозяйствующие субъекты)

Поскольку сервер не используется совместно клиентами, это упрощает доступ, безопасность и производительность. По этой причине только один клиент несет ответственность за эффективную безопасность, стабильность, производительность, пропускную способность данных и т. Д.

В случае недостаточной производительности заказчик может приобрести более высокий тарифный план (VPS или выделенный сервер), более оптимальный по требуемой функциональности и производительности.

В особых случаях связь из облака в облако может быть реализована для глобализации и централизации данных в более крупных областях, а не в облаке многих клиентов.

6. Онлайн-визуализация на картах.

Результаты могут отображаться на картах вместе с геолокацией датчика и другими параметрами, например время измерения (кастомизация). Они обновляются каждую минуту.

В приведенном выше примере показаны результаты измерений:

• Частицы PM2,5 (первое число)

• скорость автомобиля (второе число)

• дата и время измерения

Первые два измерения окрашены в зависимости от значения.

7. Визуализация результатов в таблице.

Результаты также могут отображаться в настраиваемых таблицах (поиск, сортировка, ограничение результатов). Таблицы также имеют индивидуально настроенную графику (Тема). Возможно отображение таблицы с текущими данными для всех устройств @AirQ или архивных таблиц для одного устройства.

8. Гистограммы.

Гистограммы отображаются отсортированными и "нормализованный" столбцы до максимального значения, от самого высокого до самого низкого.

Они полезны для быстрой проверки крайних результатов и принятия немедленных принудительных мер (отправка комиссии на место происшествия для проверки содержимого котла / камина и т. Д. И, возможно, наложение штрафа).

При наведении курсора мыши на панель отображается дополнительная информация об устройстве (другие измерения и данные о местоположении).

9. Архивные диаграммы.

Можно отображать исторические диаграммы за определенный период времени для выбранного параметра (например, Твердые частицы PM2,5, температура, влажность и т. Д. ) для любого устройства.

9.1. Гистограмма: (отображает только существующие данные)

9.2. Непрерывный график: (для тех же входных данных)

При перемещении указателя мыши отображаются подробные значения измерений и дата / время.

Для этого примера (оба рисунка):

• PM2,5 (черный)

• PM10 (красный)

• давление (зеленый) {Па}

• общее качество воздуха (синий) {чем выше значение, тем лучше}

График ограничен вечерними часами 15:00 - 24:00, когда большинство людей курит в печах.

10. Совместимость с веб-браузером.

* - Firefox не поддерживает выбор даты / времени (текстовое поле необходимо редактировать вручную, используя соответствующий формат даты и времени).

Internet Explorer не поддерживается (используйте вместо этого Edge)

Другие веб-браузеры не тестировались.

11. Настройка просмотра / темы.

Темы View позволяют настраивать и приспосабливаться к вашим потребностям.

Различные темы веб-сайтов @AirQ можно использовать для создания оптимизированных шаблонов, например, для печать, работа со смартфонов, планшетов. Местный ученый-компьютерщик с базовыми знаниями HTML, JavaScript, CSS может самостоятельно настраивать пользовательский интерфейс.

12. Варианты оснащения.

Устройства могут быть во многих аппаратных вариантах, как в вариантах оборудования, так и в корпусах (что дает несколько комбинаций). Кроме того, устройство должно контактировать с поступающим наружным воздухом, что накладывает определенные требования на конструкцию корпуса.

Поэтому шкафы можно заказать индивидуально в зависимости от потребностей.

12.1. Варианты электроники:

• Применение датчика твердых частиц 2,5 / 10 мкм

• Использование датчика окружающей среды (температуры, влажности, давления, качества воздуха)

• Использование элементов управления освещением

• Различные варианты питания (230 В, 230 В + ИБП, аккумулятор, фотоэлектрический)

12.2. Монтаж:

• Стационарное оборудование

• мобильные устройства (для автомобилей)

• мобильные устройства (для дронов)

12.3. Охватывает:

• специальные металлические стационарные / мобильные корпуса - выбранный цвет, графический дизайн, печать / наклейки, способ крепления

• адаптированные пластиковые корпуса

• специальные пластиковые корпуса

• корпус зависит от размера батареи

13. Полезная информация.

Используемый лазерный датчик загрязнения воздуха может быть поврежден, если концентрация пыли, смолы слишком высока, и в этом случае это исключается из гарантии системы. Его можно приобрести отдельно как запчасть.

Гарантия не распространяется на акты вандализма, саботажа на устройстве (попытки пролить, заморозить, задымить, механические повреждения, удары молнии и т. Д. ).

14. Деловая информация.

• Системой могут владеть муниципальные, коммунальные, повятовые или городские стражи или полиция. Fines imposed in some cases reimburse системные затраты.

• Некоторые устройства могут быть предоставлены жильцам, для которых важно качество среды, в которой они живут.

• Устройства также могут быть проданы резидентам, которые могут бесплатно передавать данные в систему @AirQ. Это могут быть полнофункциональные устройства (GSM) - для них требуется SIM-карта и абонентская плата. В качестве альтернативы, это могут быть устройства Wi-Fi (без), отправляющие данные через сеть Wi-Fi резидента в @City облако в Интернете (с предварительно заданным положением GPS). Этот метод позволяет переложить большую часть затрат на оборудование на жителей и гораздо более точно отслеживать смог в этом районе.

15. Проэкологическая, образовательная информация.

Можно (законно) публиковать текущие результаты в Интернете, благодаря чему экологическая осведомленность жителей о вреде смога увеличивается. Система не нарушает GDPR.

Прозрачные и публичные результаты заставят тех, кто способствует образованию смога в этом районе:

• не курить вредные вещества, такие как (мусор, мебельные щиты, железнодорожные шпалы, шины, ткани, древесина, пропитанная после сноса зданий, цветная бумага, пластик, фольга)

• на экологически чистом и качественном топливе (сухая древесина / эко-горох, качественный уголь)

• замена неисправного котла / камина

16. Сравнение методов измерения смога.

Время работы от внешней батареи зависит от: GSM силы сигнала, температуры, размера батареи, частоты измерений и отправленных данных.

17. Параметры работы @AirQ Devices.

Температурный режим - 40С .. + 65С

Влажность 0..80% отн. Без конденсации (устройство)

Электропитание V 5VDC @ 2A (2G - макс.) ±0,15 В

Источник питания LoRaWAN 5 В постоянного тока при 300 мА (макс.) ±0,15 В

@City Устройство GSM + GPS:

Антенный вход 50 Ом

SIM-карта nano-SIM или MIM (выбор на стадии производства - MIM навязывает сетевому оператору)

Одобрение модема Orange (2G + CATM1) / T-Mobile (2G + NBIoT) / другие (2G)

Группы (Европа) Выходная мощность класса TX Чувствительность RX

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

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

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

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

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

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

При использовании внешней узкополосной антенны, согласованной по частоте для заданного диапазона.

* Только с комбинированным модемом: 2G, CATM1, NB-IoT

Сертификаты:

• КРАСНЫЙ (ЕС)

• ЗКФ (Австралия)

• PTCRB (NA)

• FCC, IC (NA / NV)

• RoHS / REACH

GPS / GNSS:

Частота срабатывания: 1559..1610МГц

Antenna input 50ohm

чувствительность * -160 дБ статическая, -149 дБ навигация, -145 холодный старт

TTFF 1 с (горячий), 21 с (теплый), 32 с (холодный)

A-GPS да

Динамический 2g

частота обновления 1 Гц

• согласованная внешняя узкополосная антенна

@City LoRaWAN 1.0.2 Devices (8ch., Tx power: + 14dBm) Europe (863-870MHz)

DR T модуляция BR бит / с Rx Чувствительность Тесты Rx

0 3 мин SF12 / 125 кГц 250-136 дБ -144 дБ

1 2мин SF11 / 125 кГц 440-133,5 дБ

2 1мин SF10 / 125 кГц 980-131 дБ

3 50 с SF9 / 125 кГц 1760-128,5 дБ

4 (*) 50 с SF8 / 125 кГц 3125-125,5 дБ

5 (*) 50 с SF7 / 125 кГц 5470-122,5 дБ

6 (*) 60 с SF7 / 250 кГц 11000-119 дБ

7 FSK 50 кбит / с 50000 -130 дБ

(*) Параметры, необходимые для обновления прошивки через OTA

(DR) - Скорость передачи данных

(BR) - Битрейт

T - Минимальная частота обновления [секунды]

Датчик твердых частиц PM2.5 / PM10:

Минимальная температура для измерения частиц - 10C (автоматически отключается)

Макс.температура для измерения частиц + 50 (автоматически отключается)

Относительная влажность 0% .. 90% без конденсации

Время измерения 10 с

Диапазон измерения 0 мкг / м3 .... 1000 мкг / м3

Метод измерения лазерный датчик с принудительной циркуляцией воздуха

Срок службы в оптимальных условиях работы 10000ч

Точность (25C) ±15 мкг (0..100 мкг)

±15% (> 100 мкг)

Потребляемая мощность 80 мА при 5 В

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

EMI невосприимчивость 1 В / м (80 МГц .. 1000 МГц) для IEC 61000-4

напор ±0.5 kV for IEC61000-4-4

иммунитет (контакт) 3 В для IEC61000-4-6

Эмиссионное излучение 40 дБ 30..230 МГц

47 дБ 230..1000 МГц для CISPR14

Эмиссионный контакт 0,15..30 МГц согласно CISPR14

Датчик окружающей среды:

Время измерения: 10 с

Максимальная потребляемая мощность: 20 мА при 3,6 В

Средняя потребляемая мощность 1 мА при 3,6 В

Температура:

Диапазон измерения -40 .. + 85C

accuracy ±0.5C @ 25C, ±1C ( 0..65C)

Влажность:

Диапазон измерения 0..100% относительной влажности

Точность ±3% @ 20..80% r.H. С гистерезисом

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

Давление:

Диапазон измерения: 300 Па. 1100 гПа

Точность: ±0.6hPa ( 0 .. 65C)

±0.12hPa ( 25..40C ) @ Pa>700

Temperature Coeficient: ±1.3Pa/C

ГАЗ:

Температура -40 .. + 85С

Влажность 10..95% отн.

Летучие органические соединения измерены на азотном фоне

LoRaWAN практические тесты покрытия:

Условия испытаний:

Kerlink Femtocell LoRaWAN Внутренний шлюз

Пассивная наружная широкополосная антенна, размещенная снаружи на высоте ~ 9 м от уровня земли.

Расположение Wygoda gm. Карчев (~ 110 м над уровнем моря).

LoRaWAN устройство с принудительным DR0 с внешней широкополосной антенной, расположенной на высоте 1,5 м над землей на крыше автомобиля.

Сельская местность (луга, поля с невысокими деревьями и редкие постройки)

Самым дальним результатом был Черск ~ 10,5 км (~ 200 м над уровнем моря) с RSSI, равным -136 дБ (т. Е. при максимальной чувствительности модема LoRaWAN, предусмотренной производителем)