Desarrollo de un sensor de calidad del aire

Abstract

[ES] El objetivo de este proyecto es crear un dispositivo que nos permita medir la calidad de aire de cualquier estancia o espacio en interiores. Con este dispositivo obtendremos La temperatura, humedad y niveles de CO2 de cualquier estancia a tiempo real, lo que nos permitirá parametrizar los niveles adecuados, guardar históricos de los niveles obtenidos, interconectar con sistemas externos para el control de la climatización en función de los valores obtenidos y crear alarmas que nos permita tomar las medidas preventivas necesarias. Este proyecto se implementará utilizando la tecnología de Internet de las Cosas (IoT), que permite la interconexión de dispositivos y objetos a través de la red. Esto nos permitirá obtener las mediciones en tiempo real que se obtengan de todos nuestros dispositivos instalados, y también nos permitirá gestionar la totalidad de ellos de diferentes ubicaciones. El proyecto se divide en dos partes. La física, que será nuestro dispositivo, y la parte cloud, que servirá para poder gestionar nuestros dispositivos, obtener históricos, generar alarmas e interconectar los datos para uso con otras plataformas. La parte física, nuestro dispositivo, estará compuesto por una tarjeta de control basada en un microcontrolador ESP32 con conectividad WiFi y Bluetooth, esta nos permite su programación desde el IDE de Arduino a través de USB-C. La tarjeta tiene integrado un display en color que nos permitirá mostrar las mediciones e indicaciones de estado a tiempo real. Adicionalmente el dispositivo dispondrá de un zumbador o buzzer para poder emitir alertas sonoras y una batería recargable para facilitar la movilidad. Para realizar las medidas se conecta un sensor de CO2 de tecnología NDIR, que además realiza medidas de temperatura y humedad. La alimentación del dispositivo se realizará directamente a través del puerto USB-C de la tarjeta de control. La batería incorporada se cargará automáticamente a través del cable USB-C. La parte cloud, estará compuesta por un servidor remoto en el que instalaremos un Broker MQTT, que se encargará de tomar las medidas que le proporcione los dispositivo de forma constante y las publicará mediante un topic.También existirá un agente de Telegraf que estará suscrito a los topics del broker MQTT donde se publican los valores recogidos por los dispositivos. El agente de Telegraf insertará los valores que recoge del broker MQTT en una base de datos InfluxDB, que es un sistema gestor de bases de datos diseñado para almacenar series temporales de datos. Finalmente tendremos un servicio web Grafana que nos permitirá visualizar los datos en un panel de control y nos permitirá parametrizar nuestros sensores e interconectarlo con otros sistemas. En conclusión, el desarrollo de este proyecto permite generar un dispositivo capaz de mostrar los datos del aire en una estancia en tiempo real, recopilarlos y almacenarlos para poder ser monitoreados de forma remota, con la capacidad de generar alertas si se supera un cierto umbral.

[EN] The objective of this project is to create a device that allows us to measure the air quality of any room or indoor space. With this device we will obtain the temperature, humidity and CO2 levels of any room in real time, which will allow us to parameterize the appropriate levels, keep records of the levels obtained, interconnect with external systems for climate control based on the values obtained and create alarms that allow us to take the necessary preventive measures. This project will be implemented using the Internet of Things (IoT) technology, which allows the interconnection of devices and objects through the network. This will allow us to obtain the measurements in real time that are obtained from all our installed devices, and will also allow us to manage all of them from different locations. The project is divided into two parts. The physical part, which will be our device, and the cloud part, which will be used to manage our devices, obtain historical data, generate alarms and interconnect the data for use with other platforms. The physical part, our device, will consist of a control card based on an ESP32 microcontroller with WiFi and Bluetooth connectivity, this allows us to program it from the Arduino IDE via USB-C. The card has an integrated color display that will allow us to show the measurements and status indications in real time. Additionally, the device will have a buzzer or buzzer to be able to emit sound alerts and a rechargeable battery to facilitate mobility. To carry out the measurements, a CO2 sensor with NDIR technology is connected, which also performs temperature and humidity measurements. The power of the device will be done directly through the USB-C port of the control card. The built-in battery will automatically charge via the USB-C cable. The cloud part will be made up of a remote server in which we will install an MQTT Broker, which will be in charge of taking the measures provided by the device constantly and will publish them through a topic. There will also be a Telegraf agent that will be subscribed to the MQTT broker topics where the values collected by the devices are published. The Telegraf agent will insert the values it collects from the MQTT broker into an InfluxDB database, which is a database management system designed to store time series data. Finally we will have a Grafana web service that will allow us to visualize the data in a control panel and will allow us to parameterize our sensors and interconnect it with other systems. In conclusion, the development of this project makes it possible to generate a device capable of displaying air data in a room in real time, collecting and storing it to be able to be monitored remotely, with the ability to generate alerts if a certain threshold is exceeded