Dispositivo electrónico portable para la detección de material particulado y gases nocivos para la salud humana con integración de datos en la nube

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Resumen

In this project we implemented a device capable of sensing the air quality of a certain place, measuring the concentrations of most of the harmful gases and particulate matter contemplated by the Colombian standard, alerting the user through visual and audible alarms when the air quality is below the standards established in the aforementioned standard. The harmful pollutants contemplated by the Colombian standard and that the device is capable of detecting are: carbon monoxide, nitrogen dioxide, ozone, particulate matter type 10.0 and particulate matter type 2.5. Other harmful contaminants that the device is capable of detecting and that are not covered by the Colombian standard are: methane, propane and particulate matter 1.0. The device measures these contaminants because they also provide valuable information for the user's safety. The device's analog sensors were subjected to a calibration and conditioning process, so that the readings recorded by these sensors are congruent with the level of contamination in reality. The different sensors communicate with the microcontroller, which processes the analog and digital signals, conditioning them in order to calculate mainly two measurements: the current concentrations of pollutants and the air quality index. The microcontroller, having a hardware capable of connecting to the Internet through the WiFi protocol, can send the processed data to a database in the cloud. This cloud database apart from storing the data for a given period of time, can graph the data in real time, this by constructing a data dashboard, which has line graphs and radial meters, each used to show the amount of harmful pollutants in the environment and the air quality index respectively. To corroborate the correct functioning of the device, measurements were taken near an air quality index measuring station, the results obtained by the device and by the measuring station were compared, inferring the possible reasons for the differences found between the data. In addition to the test described above, a test was performed inside a house to analyze the pollutants present and their level of impact on the daily life of the residents of the property.

Descripción

En este proyecto se implementó un dispositivo capaz de sensar la calidad de aire de un determinado lugar, midiendo las concentraciones de la mayoría de gases nocivos y material particulado contemplados por la norma colombiana, alertando al usuario mediante alarmas visuales y sonoras cuando la calidad del aire este por debajo de los estándares establecidos en la norma mencionada. Los contaminantes nocivos contemplados por la norma colombiana y que el dispositivo es capaz de detectar son: monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, ozono, material particulado de tipo 10.0 y material particulado de tipo 2.5. Otros contaminantes nocivos que es capaz de detectar el dispositivo y que no están contemplados en la norma colombiana, son los siguientes: metano, propano y material particulado 1.0. El dispositivo mide estos contaminantes debido a que también proporcionan información valiosa para la seguridad del usuario. Los sensores analógicos que tiene el dispositivo fueron sometidos a un proceso de calibración y acondicionamiento, para que las lecturas registradas mediante estos sensores sean congruentes con el nivel de contaminación en la realidad. Los distintos sensores se comunican con el microcontrolador, el cual procesa las señales analógicas y digitales, acondicionándolas para así poder calcular principalmente dos mediciones: las concentraciones actuales de contaminantes y el índice de calidad de aire. El microcontrolador al poseer un hardware capaz de conectarse a Internet mediante el protocolo WiFi, puede enviar los datos procesados hacia una base de datos en la nube. Esta base de datos en la nube aparte de almacenar los datos por un periodo de tiempo determinado, puede graficar los datos en tiempo real, esto mediante la construcción de un tablero de datos, el cual tiene gráficos de línea y medidores radiales, cada uno usado para mostrar la cantidad de contaminantes nocivos en el ambiente y el índice de calidad del aire respectivamente. Para corroborar el correcto funcionamiento del dispositivo, se tomaron mediciones cerca de una estación de medición del índice de calidad del aire, se compararon los resultados obtenidos por el dispositivo y por la estación de medición, infiriendo las posibles razones de las diferencias encontradas entre los datos. Además de la prueba descrita anteriormente, se hizo una prueba en el interior de una casa para analizar los contaminantes presentes y su nivel de impacto en el diario vivir de las personas residentes del inmueble.

Palabras clave

Polución, Sensor, Microcontrolador, Acondicionamiento

Materias

Ingeniería Electrónica -- Tesis y disertaciones académicas , Contaminación -- Dispositivos electrónicos , Contaminación -- Mediciones , Calidad del aire -- Procesamiento electrónico de datos , Tratamiento de gases

Citación