@AirQ - система антисмогу

Вимірювання в режимі реального часу з можливістю виконання

iSys - інтелектуальні системи

Продукти Smart City

1. Вступ.

@AirQ - це інтегрована система контролю якості повітря та система проти смогу. Він працює в режимі реального часу (вимірювання кожні ~ 30 сек) і забезпечує постійне вимірювання якості повітря 24 години на добу. Це частина Розумного міста "@City" система від iSys - Інтелектуальні системи.

Система @AirQ дозволяє автономно контролювати рівень домішок (частинки PM2,5 / PM10). Це дає можливість зловити винних "в акті" та виконувати їх (накладення штрафу групами втручання, напр. муніципальна поліція, поліція, пожежна команда).

Система вимірює плямисті забруднювачі (у великій кількості детекторів та вимірювань), завдяки чому вона показує реальні результати, близькі до епіцентру забруднювачів. Забруднення є чисто місцевими та можуть перевищувати середні показники, вимірювані одним датчиком якості повітря, у сотні разів.

Дані збираються з розподілених датчиків загальної якості повітря та твердих частинок 2.5um, 10um.

Пристроями @AirQ можуть бути:

• стаціонарні (від мережі) - для великої кількості датчиків

• стаціонарний - тимчасово встановлений (від акумулятора) - для середньої кількості датчиків

• мобільний - встановлюється на автомобілях (на акумуляторі) - для дуже малої кількості датчиків

• мобільний - встановлюється на дронах

Пристрої встановлюються в зоні публічної власності (наприклад, вуличні ліхтарі) або за згодою мешканців на їх ділянках.

У випадку публічного обміну даними вимірювань це також є частиною освіти мешканців та "проти смогу", профілактика здоров’я та екологічна профілактика.

Система @Air набагато менше "суперечливий" та ефективніший за безпілотники, які:

• вони літають в приватних просторах

• вони мають вбудовані камери Full HD, і їх використання можна трактувати як шпигунське програмне забезпечення та вуайерізм

• може розглядатися як порушення конфіденційності та GDPR.

• вони становлять небезпеку нещасних випадків, можуть завдати шкоди майну та здоров’ю

• вимагають додаткового оператора і мають дуже малий діапазон

• вони працюють протягом дуже короткого періоду дня, максимум 1..2 години автономної роботи (вони не літають у темряві - коли взимку найчастіше згорають у печах)

• дуже залежать від погоди

Власники ділянок можуть ефективно забезпечити свої права щодо безпілотників, що літають по будинках.

У випадку нещасних випадків, а також скарг, є також витрати на судовий процес, збитки, компенсацію та врегулювання.

Система @AirQ може одночасно здійснювати дистанційне та автономне управління вуличним освітленням, міським освітленням тощо. (Розумна система освітлення "@ Світло" ).

 Дані надсилаються на сервер @City системи - на міні-хмару, присвячену комуні чи регіону.

Основним видом зв'язку є GSM передача (альтернативно WiFi або LoRaWAN у відкритому діапазоні)

Система дозволяє візуалізувати в режимі реального часу на карті, гістограмах, а також пряму відправку тривожних повідомлень групам втручання.

2. Основні характеристики системи @AirQ.

Основні особливості системи @AirQ:

• можливість мобільної (кріплення на автомобілях або безпілотниках) або стаціонарної роботи

• точкове вимірювання частинок ТМ 2,5 та 10 мкм за допомогою інтелектуального лазерного датчика (варіант А) з примусовою циркуляцією повітря.

• загальне вимірювання: якість повітря, тиск, температура, концентрація шкідливих газів (варіант В)

• можливість вимірювання з інтервалом приблизно від 30 до кількох годин - в режимі реального часу 24 години на добу

Основна GSM бездротова передача: 2G, 3G, LTE, SMS, USSD (для будь-якого оператора), LTE CAT M1 * (помаранчевий), NB-IoT ** (T-Mobile) - потрібна SIM-карта або MIM вибраного оператора та абонентська плата за тарифи на передачу даних або телеметрію.

• альтернативний бездротовий Wi-Fi, передача RF (LoraWAN) - додаткові плати за підписку не потрібні

• вимірювання положення в реальному часі ((довгота та широта, висота, швидкість, напрямок)

• самостійне позиціонування на картах з поточними результатами вимірювань

• незалежний захист та контроль засобів вимірювальної техніки (від крадіжок та руйнувань - сигналізація)

• дистанційне та інтелектуальне управління освітленням (увімкнення / вимкнення) та затемнення світлодіодних ламп (опція C)

*, ** - залежить від доступності послуги оператора в поточному місці

3. @AirQ Пристрій працює.

Пристрій вимірює кількість твердих частинок 2.5um / 10um з примусовою циркуляцією повітря (варіант А).

Пристрій працює 24 години на добу, а мінімальний період вимірювання та передачі становить близько 30 секунд.

Має сенс лише багатоточкове вимірювання забруднення повітря, оскільки забруднення повітря є строго місцевим, і епіцентр може мати забруднення в кілька сотень разів більше, ніж середні значення, виміряні в інших точках. Це залежить від багатьох факторів, таких як погода, напрямок та сила вітру, тиск, висота хмар, вологість, опади, температура, рельєф місцевості, заліснення тощо.

Наприклад, за 50-100 метрів від джерела смогу, вимірювання можуть свідчити до 10 разів менше (що показано на карті вище з реальними вимірами, зробленими з автомобіля).

Прилад також може вимірювати тиск, температуру, вологість, загальну якість повітря - рівень шкідливих газів (варіант В). Це дозволяє виявити аномалії погоди (швидкі зміни температури, тиску, вологості), пожежі, а також деякі спроби втручання в пристрій (замерзання, затоплення, крадіжка тощо). ).

Вимірювання займає близько 10 секунд, тому у випадку мобільних датчиків воно дає середнє значення пройденої за цей час відстані (наприклад, для швидкості 50 км / год - близько 140 м)

Надсилання інформації кожні кілька десятків секунд також є захистом сигналізації для пристрою у випадку:

• спроби демонтувати

• спустошення

• саботаж

• зміни місця розташування

• т. д.

Це дозволяє команду втручання направити до місця події та зловити злочинця "в акті".

Пристрій може бути оснащений аксесуарами для управління освітленням світлодіодних ламп (варіант C). Можна затемнити джерела живлення вуличного ліхтаря або увімкнути / вимкнути світлодіодні лампи, не втручаючись у параметри освітлення ламп. Завдяки 3 диммерам, контролер може також керувати декоративним освітленням, випадковим освітленням (регулюючи набір кольорів RGB). Він також може використовуватися для регулювання температури білого (освітлення).

Це дозволяє дистанційно керувати міським, вуличним освітленням або будь-яким електрообладнанням.

4. Спілкування.

Передача вимірювальних даних здійснюється через один комунікаційний інтерфейс *:

• GSM (2G..4G, USSD, SMS, LTEM1 (CATM1), NB-IoT) - вимагає GSM абонентської плати та покриття покриття для обраної послуги. Максимальна дальність в декількох кілометрах від BTSa GSM на відкритій місцевості.

• WiFi 2,4 ГГц b / g / n - вимагає доступу до мережі WiFi з доступом до Інтернету. Він не містить GPS і не має автоматичного геолокації (лише стаціонарний варіант із заздалегідь визначеним положенням GPS). Він також може використовуватися як інтервенційне обладнання для вимірювання забруднення на місці. Максимальний діапазон до приблизно 100 м до WiFi-маршрутизатора просто неба.

• LoRaWAN (868 МГц / ЄС та 902..915 МГц / Інше) - радіозв'язок великого діапазону в загальнодоступній смузі. Через відкриту та вільну природу смуги частот існує ризик перешкод та заклинювання пристрою іншими пристроями. Це вимагає встановлення мінімум одного LoRaWAN / Інтернет-воріт - забезпечуючи покриття всієї площі (наприклад, на високих димоходах або GSM щоглах). Максимальна дальність - близько 10-15 км на відкритій місцевості.

* - залежно від типу обраного контролера @AirQ

5. Виділена @City платформа (хмара).

Платформа @City є спеціальною "міні-хмара" система для окремих клієнтів B2B. Платформа не використовується спільно з іншими користувачами, і лише один клієнт має доступ до фізичного або віртуального сервера (VPS або виділених серверів). Клієнт може вибрати один із декількох десятків центрів обробки даних у Європі чи світі та кілька десятків тарифних планів - пов'язаних з апаратними ресурсами та продуктивністю виділеного хостингу.

5.1. @City Хмарний сервер.

Програмне забезпечення runs працює на серверах VPS, що працюють на Linux (віртуальний приватний сервер) або на виділеному сервері з боку Інтернету, залежно від бажаної продуктивності сервера (далі - сервер). Необхідна продуктивність залежить від наступних факторів:

• приватний / публічний доступ

• загальна кількість пристроїв

• частота оновлення стану пристрою

• швидкість оновлення даних

Існує кілька можливих варіантів серверів (віртуальний / виділений VPS) залежно від:

• Ціни

• тип сервера: віртуальний або виділений

• геолокація центру обробки даних

• віртуальна / фізична кількість ядер процесора (1-8 / 8..32)

• віртуальний / фізичний обсяг оперативної пам'яті (1-32 ГБ / 32-512 ГБ)

• Розмір SSD (20GB-1TB / 100TB-400TB)

Платформа IoT @City призначена для одного одержувача (далі - клієнт):

• місцеві органи влади, управління, муніципалітети, повіти

• B2B (суб'єкти господарювання)

Оскільки сервер не є спільним для клієнтів, це спрощує проблеми доступу, безпеки та продуктивності. З цієї причини лише один клієнт відповідає за ефективну безпеку, стабільність, продуктивність, пропускну здатність даних тощо.

У разі недостатньої продуктивності клієнт може придбати більш високий тарифний план (VPS або виділений сервер), більш оптимальний для необхідної функціональності та продуктивності.

В особливих випадках комунікація хмара-хмара може бути реалізована для глобалізації та централізації даних на великих територіях замість хмари багатьох клієнтів.

6. Онлайн-візуалізація на картах.

Результати можуть відображатися на картах разом із геолокацією датчика та іншими параметрами, наприклад час вимірювання (кастомізація). Вони оновлюються кожні 1 хвилину

Наведений приклад показує результати вимірювань:

• Частинки PM2,5 (перше число)

• швидкість транспортного засобу (другий номер)

• дата та час вимірювання

Перші два вимірювання кольорові залежно від величини.

7. Візуалізація результатів у таблиці.

Результати також можуть відображатися в спеціальних таблицях (пошук, сортування, обмеження результатів). У таблицях також є індивідуально налаштована графіка (Тема). Можна відобразити таблицю з поточними даними для всіх пристроїв @AirQ або архівні таблиці для одного пристрою.

8. Гістограми.

Гістограми відображають відсортовані та "нормалізується" барів до максимального значення, від найвищого до найнижчого.

Вони корисні для швидкої перевірки екстремальних результатів та вжиття негайних заходів примусового виконання (направлення комісії до місця інциденту для вивчення вмісту котла / каміна тощо, і, можливо, штрафування).

Наведення курсору миші над панеллю відображає додаткову інформацію про пристрій (інші вимірювання та дані про місцезнаходження)

9. Архівні діаграми.

Існує можливість відображення історичних діаграм за певний проміжок часу для вибраного параметра (наприклад, Тверді речовини PM2,5, температура, вологість тощо. ) для будь-якого пристрою.

9.1. Гістограма: (відображаються лише наявні дані)

9.2. Неперервна діаграма: (для тих самих вхідних даних)

Переміщення вказівника миші відображає докладні значення вимірювань та дату / час.

Для цього прикладу (обидва креслення):

• PM2.5 (чорний)

• PM10 (червоний)

• тиск (зелений) {Па}

• загальна якість повітря (синій) {чим вище значення, тим краще}

Таблиця обмежена вечірніми годинами з 15:00 до 24:00, коли більшість людей курять у печах

10. Сумісність з веб-браузером.

* - Firefox не підтримує вибір дати / часу (текстове поле потрібно відредагувати вручну, використовуючи відповідний формат дати та часу).

Internet Explorer не підтримується (замість цього використовуйте Edge)

Інші веб-браузери не перевірені.

11. Налаштування перегляду / теми.

Теми View дозволяють налаштувати та адаптувати до власних потреб.

Різні теми веб-сайтів @AirQ можна використовувати для створення оптимізованих шаблонів, наприклад друк, робота зі смартфонів, PAD. Місцевий інформатик, що володіє базовими знаннями HTML, JavaScript, CSS, може самостійно налаштовувати користувальницький інтерфейс.

12. Варіанти обладнання.

Пристрої можуть бути у багатьох апаратних варіантах, що стосуються варіантів обладнання, а також корпусів (що дає кілька комбінацій). Крім того, пристрій повинен контактувати з потоком зовнішнього повітря, що накладає певні вимоги до конструкції корпусу.

Тому корпуси можна замовити індивідуально залежно від потреб.

12.1. Варіанти електроніки:

• Застосування датчика твердих частинок 2,5 / 10um

• Використання датчика навколишнього середовища (температури, вологості, тиску, якості повітря)

• Застосування елементів управління освітленням

• Різні варіанти живлення (230 В, 230 В + ДБЖ, акумулятор, фотоелектричний)

12.2. Кріплення:

• Стаціонарне обладнання

• мобільні пристрої (для автомобілів)

• мобільні пристрої (для безпілотників)

12.3. Обкладинки:

• спеціальні металеві стаціонарні / мобільні корпуси - вибраний колір, графічний дизайн, друк / наклейки, спосіб кріплення

• адаптовані пластикові корпуси

• спеціальні пластикові корпуси

• корпус залежить від розміру акумулятора

13. Корисна інформація.

Використовуваний лазерний датчик забруднення повітря може бути пошкоджений, якщо концентрація пилу, смоли занадто висока, і в цьому випадку він виключається з гарантії системи. Його можна придбати окремо як запасну частину.

Гарантія виключає акти вандалізму, саботаж на пристрій (спроби залити, заморозити, задимити, механічні пошкодження, блискавка тощо). ).

14. Ділова інформація.

• Ця система може бути власністю муніципальної, комунної, повітової чи міської охорони чи міліції. Fines imposed in some cases reimburse системні витрати.

• Деякі пристрої можуть бути доступними для мешканців, для яких якість середовища, в якому вони живуть, має значення.

• Пристрої також можна продати мешканцям, які можуть безкоштовно передавати дані до системи @AirQ. Вони можуть бути повноцінними пристроями (GSM) - для них потрібна SIM-карта та плата за передплату. Крім того, це можуть бути пристрої WiFi (без GPS), які надсилають дані через мережу Wi-Fi резидента до хмари в Інтернеті (із заздалегідь визначеною позицією GPS). Цей метод дозволяє передати більшість витрат на обладнання мешканцям та набагато точніше відстежувати смог в районі.

15. Проекологічна, освітня інформація.

Можна (легально) оприлюднити поточні результати в Інтернеті, завдяки чому зростає екологічна обізнаність мешканців про шкідливість смогу. Система не порушує GDPR.

Прозорі та публічні результати змусять тих, хто сприяє виробництву смогу в районі:

• не палити шкідливі речовини, такі як (сміття, меблеві дошки, залізничні шпали, шини, тканини, деревина, просочена від руйнування будівель, кольоровий папір, пластик, фольга)

• з використанням екологічного та якісного палива (суха деревина / еко-горох, високоякісне вугілля)

• зміни в несправному котлі / каміні

16. Порівняння методів вимірювання смогу.

Час роботи зовнішньої батареї залежить від: strength сили сигналу, температури, розміру батареї, частоти вимірювання та надісланих даних.

17. Робочі параметри пристроїв @AirQ.

Діапазон температур - 40 ° C. + 65С

Вологість 0..80% відн. Без конденсації (пристрій)

Блок живлення GSM 5 В постійного струму при 2 А (2 Г - макс.) ±0,15 В

Блок живлення LoRaWAN 5 В постійного струму при 300 мА (макс.) ±0,15 В

Device Пристрій GSM + GPS:

Вхід антени 50 Ом

SIM-карта nano-SIM або MIM (вибір на етапі виробництва - MIM накладає оператора мережі)

Схвалення модему помаранчевий (2G + CATM1) / T-Mobile (2G + NBIoT) / Інші (2G)

Діапазони (Європа) Клас TX Вихідна потужність RX Чутливість

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 використанні зовнішньої вузькосмугової антени, що відповідає частоті для даного діапазону.

* Тільки з комбінованим модемом: 2G, CATM1, NB-IoT

Сертифікати:

• ЧЕРВОНИЙ (ЄС)

• GCF (AU)

• PTCRB (NA)

• FCC, IC (NA / NV)

• RoHS / REACH

GPS / GNSS:

Частота операцій: 1559..1610 МГц

Antenna input 50ohm

чутливість * -160 дБ статична, -149 дБ навігація, -145 холодний старт

TTFF 1 с (гарячий), 21 с (теплий), 32 с (холодний)

A-GPS так

Динамічний 2г

частота оновлення 1 Гц

• відповідна зовнішня вузькосмугова антена

LoRaWAN LoRaWAN 1.0.2 Пристрої (8 каналів, потужність Tx: + 14 дБм) Європа (863-870 МГц)

ДР Т модуляція BR біт / с Rx Тести чутливості Rx

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

1 2 хв SF11 / 125 кГц 440 -133,5 дБ

2 1 хв 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 50kbs 50000 -130dB

(*) Параметри, необхідні для оновлення мікропрограми через OTA

(ДОКТОР) - Швидкість передачі даних

(BR) - Бітрейт

T - Мінімальна частота оновлення [секунди]

Датчик часток PM2.5 / PM10:

Мінімальна температура для вимірювання частинок - 10 ° С (автоматично відключається)

Максимальна температура для вимірювання частинок + 50 (автоматичне відключення)

Вологість RH 0% .. 90% без конденсації

Час вимірювання 10с

Діапазон вимірювань 0ug / m3 .... 1000ug / m3

Метод вимірювання лазерний датчик з примусовою циркуляцією повітря

Час життя в оптимальних робочих умовах 10000 год

Точність (25C) ±15ug (0..100ug)

±15% (> 100 мкг)

Споживана потужність 80 мА при 5 В

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

Імунітет до ЕМІ 1 В / м (80 МГц .. 1000 МГц) для IEC 61000-4

кидати ±0.5 kV for IEC61000-4-4

імунітет (контактний) 3 В для IEC61000-4-6

Випромінювання випромінювання 40 дБ 30..230 МГц

47 дБ 230..1000 МГц для CISPR14

Контакт з викидами 0,15..30 МГц згідно CISPR14

Датчик навколишнього середовища:

Час вимірювання: 10 с

Максимальне споживання енергії: 20мА@3,6В

Середнє споживання енергії 1mA@3,6V

Температура:

Діапазон вимірювань -40 .. + 85C

accuracy ±0.5C @ 25C, ±1C ( 0..65С)

Вологість:

Діапазон вимірювань 0..100% відн.

Точність ±3% @ 20..80% r.H. З гістерезисом

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

Тиск:

Діапазон вимірювання: 300Pa ..1100hPa

Точність: ±0.6hPa ( 0 .. 65С)

±0.12hPa ( 25..40C ) @ Pa>700

Temperature Coeficient: ±1.3Pa/C

ГАЗ:

Температура -40 .. + 85С

Вологість 10..95% відн.

ЛОС, виміряний з фоном азоту

Tests практичні тести охоплення:

Умови випробування:

Kerlink Femtocell LoRaWAN Внутрішній шлюз

Пасивна зовнішня широкосмугова антена розміщена зовні на висоті ~ 9 м від рівня землі.

Місце розташування Wygoda gm. Карчев (~ 110 м над рівнем моря).

LoRaWAN пристрій із примусовим DR0 із зовнішньою широкосмуговою антеною, розміщеною на 1,5 м над землею на даху автомобіля.

Сільські райони (луки, поля з низькими деревами та рідкісні будівлі)

Найдальшим результатом був Черськ ~ 10,5 км (~ 200 м над рівнем моря) з RSSI рівним -136 дБ (тобто при максимальній чутливості LoRaWAN модему, наданої виробником)