Quelle: https://luftdaten.info/feinstaubsensor-bauen/
Inhaltsverzeichnis
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- Grafana
- feinstaub.rexfue.de
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Was ist Feinstaub?
Der Begriff Feinstaub ist genau definiert und festgelegt: Feinstaub besteht aus einem komplexen Gemisch fester und flüssiger Partikel und wird abhängig von deren Größe in unterschiedliche Fraktionen eingeteilt. Unterschieden werden PM10 (PM, particulate matter) mit einem maximalen Durchmesser von 10 Mikrometer (µm), PM2,5 und ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 µm. Quelle: https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe/feinstaubWarum ein eigener Feinstaubsensor?
Weshalb ein eigener Feinstaubmesser? Das ist eine berechtigte Frage, nachdem das Umweltbundesamt auf seiner Seite ja die Messdaten sämtlicher Stationen für jeden interessierten Bürger öffentlich zugänglich macht.
Quelle: https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftdaten/luftqualitaet/eJzrWJSSuMrIwMhA18BC18BoUUnmQotFeakLFhWXLFic4lYElTPXNTJbnBKSj6w0t4ptUW5y0-KcxJLTDp6r8tp5fnkuzslLP-2gcvZ2uN1qfQArXSOd
Vergleicht man jedoch die Anzahl der Messstationen des Umweltbundesamtes mit der Anzahl der angemeldeten Stationen auf der Seite der beiden Projekte luftdaten.info und OpenSenseMap, dann sind dort wesentlich mehr Stationen angemeldet. Die beiden Projekte sind sog. Cizizen Science Projekte, und ermöglichen es jedem Interessierten daran mitzuarbeiten. (siehe dazu ➡ https://de.wikipedia.org/wiki/Citizen_Science)
Auf beiden Seiten können Stationen weltweit angemeldet werden, wohingegen das Umweltbundesamt seine Messtationen nur in Deutschland betreibt.
Somit ergibt sich durch die deutlich höhere Zahl an Stationen ein besseres Bild über die Feinstaubbelastung. Die Unschärfen, die sich durch die privaten Sensoren ergeben, werden durch die hohe Anzahl der Stationen relativiert und es lässt sich eine Tendenz sehr gut ablesen.
Quelle: http://deutschland.maps.luftdaten.info
Quelle: https://opensensemap.org/
Auf der Seite des Bundesministerium für Bildung und Forschung wird Citizen Science ebenfalls erklärt. Zudem werden einige Projekte erklärt und verlinkt:
➡ Citizen Science – Bürger schaffen Wissen
Auf der 36C3 wurde zu Citizen Science Projekt ein Talk mit dem Titel “Offene Sensordaten für Jedermann – Ein Citizen Science Projekt basierend auf Open Source und Open Hardware” der das Thema sehr gut erklärt.
Quelle: <outube.com; 36C3 – Offene Sensordaten für Jedermann – Ein Citizen Science Projekt basierend auf Open Source und
Wohin kann ich meine Daten des Feinstaubmesser übermittelt?
Der Feinstaubmesser übermittelt die Messwerte in Regelmäßigen Abständen an einen Server. Es gibt zwei Dienste, die die Daten der weltweiten Feinstaubmesser empfangen und die Messergebnisse in einer Karte darstellen:- https://deutschland.maps.sensor.community (= luftdaten.info)
- https://opensensemap.org/
Was ist der Unterschied zwischen den beiden Anbietern?
luftdaten.info
Das OK Lab Stuttgart widmet sich mit dem Citizen Science Projekt luftdaten.info der Feinstaubmessung. Du und tausende von Paten weltweit installieren selbst gebaute Messgeräte an der Außenwand ihres Hauses. Aus den übermittelten Daten generiert luftdaten.info eine sich ständig aktualisierende Feinstaub-Karte. So wird Feinstaub sichtbar… Quelle: https://luftdaten.info/openSenseMap
Die openSenseMap ist eine Plattform für offene Sensordaten, an der jeder teilnehmen kann. Das Projekt entstand 2015 im Rahmen von GI@School am Institut für Geoinformatik in Münster, wo es zusammen mit der senseBox eingesetzt wird, um Schülern und interessierten Bürgern eine Plattform zu bieten, um ihre Messdaten zu sammeln und zu veröffentlichen Quelle: https://opensensemap.org/about Mein Sensor schickt die Messdaten an beide Projekte.Erforderliche Hardware für den Feinstaubmesser
Auf der Seite luftdaten.info findet ihr die benötigte Hardware aufgeführt und einen Link auf eine eCommerce-Plattform für den Einkauf der Hardware. Neben aliexpress könnt ihr die einzelnen Komponenten auch beim deutschen Anbieter berrybase.de. Die Hardware könnt ihr auch über amazon.de* kaufen:
Das Kunststoffrohr gibt es am preiswertesten im Bauhaus:
- 2 x Marley HT-Bogen als Regenschutz auf bauhaus.info - Art# 13625028
Der Zusammenbau
Der Zusammenbau des Feinstaubsensors ist sehr einfach und geht relativ schnell und gliedert sich in grob drei Teile:- Vorbereitung der Firmware und bespielen des Microcontrollers
- Zusammenstecken der Hardwarekomponenten
- Anmelden des Feinstaubmessers zur Übermittlung der Messerdaten
Firmware auf ESP8266-Microcontroller aufspielen
Der erste Schritt ist die Installation der Firmware auf dem Firmware auf ESP8266-Microcontroller. Durch die Firmware kann der Sensor in euer WLAN eingebunden werden und mit den anderen Hardwarekomponenten (Feinstaubsensor SDS011 und ggf. Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor DHT22) kommunizieren. Ich habe für die Installation der Firmware einen Laptop mit Windows 10 verwendet.1. Schritt: Treiber herunterladen
Damit ihr den ESP8266-Microcontroller von eurem Laptop aus ansprechen könnt benötigt ihr den aktuellen Treiber, denn ihr von der Projektseite herunterladen könnt. ➡ https://luftdaten.info/feinstaubsensor-bauen/#firmware-einspielen
- entpackt ihr die Datei “CH341SER.ZIP”,
- öffnet den Ordner “CH341SER”,
- Installiert den Treiber mit einem Doppelklick auf “SETUP.EXE”
2. Schritt: Firmware herunterladen und auf dem PC installieren
Die Firmware ist bereits komplett fertig und kann ebenfalls über die Projektseite heruntergeladen werden: ➡ https://luftdaten.info/feinstaubsensor-bauen/#firmware-einspielen Die Entwicklung der Firmware erfolgt über github.com und kann dort eingesehen werden: ➡ https://github.com/opendata-stuttgart/sensors-software
3. Schritt: Firmware auf ESP8266-Microcontroller aufspielen
Nun ist alles vorbereitet, um die Firmware auf den ESP8266-Microcontroller aufspielen. Verbindet den ESP8266-Microcontroller mit einem kurzen USB-Kabel mit eurem PC. Auf der Projektseite wird ausdrücklich ein kurzes USB-Kabel für diesen Schritt empfohlen, um Übertragungsprobleme zu vermeiden. Der ESP8266-Microcontroller wird automatisch von eurem Betriebssystem erkannt und kann im Feld “Board” ausgewählt werden. Wird die Hardware nicht automatisch erkannt, kann die erneute Treiberinstallation oder die Verwendung eines anderen USB-Kabels für Abhilfe sorgen.
4. Schritt: Hardware zusammenbauen
Der Zusammenbau der Hardware ist sehr einfach mit den Steckkontakten und den Käbelchen erledigt. Es ist dabei egal, welche farbe ihr für die Verbindung der PINs verwendet, das hat keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Sensors. Der Schaltplan für den Zusammenbau ist auf der Projektseite abrufbar: ➡ https://luftdaten.info/wp-content/uploads/2015/02/nodemcu-v3-schaltplan-sds011.jpg
Quelle: https://luftdaten.info/wp-content/uploads/2015/02/nodemcu-v3-schaltplan-sds011.jpg
Auf der Projektseite gibt es einige gute Bilder, die den Zusammenbau zeigen:
➡ https://luftdaten.info/feinstaubsensor-bauen/#komponenten-schaltung
Nach dem Zusammenbinden und dem Einbau in das Rohr, könnt ihr an den beiden Enden noch ein Fliegengitter oder eine Nylonstrumpfhose befestigen, damit keine Insekt an die Elektronik kommen. Achtet aber darauf, dass ein Teil des Plastikrohrs aus dem Rohr herausschaut.
5. Schritt: Feinstaubmesser mit eurem WLAN verbinden
Nach dem erfolgreichen Zusammenbau könnt ihr den Feinstaubsensor das erste mal an den Strom anschließen. Nach einem erfolgreichen Start stellt der ESP8266-Microcontroller ein eigenes WLAN bereit. Mit Hilfe eines Laptops, Tablets oder Smartphones könnt ihr euch mit diesem neuen WLAN verbinden. Euer Gerät bekommt dafür vom ESP8266-Microcontroller eine eigene IP-Adresse zugewiesen die 192.168.4.x lautet. Nachdem ihr euch mit dem WLAN verbunden habt, könnt ihr über jeden beliebigen Webbrowser die Adresse ➡ http://192.168.4.1 aufrufen und mit der Konfiguration des ESP8266-Microcontroller beginnen. Da der Sensor nicht über sehr viel Rechenleistung verfügt, kann der Aufbau der Seite einige Zeit in Anspruch nehmen, habt also ein wenig Geduld. Auf der Übersichtsseite findet ihr oben links die ID eures Sensors. Die Nummer benötigt ihr später um euren Feinstaubmesser auf der Seite von luftdaten.info zu registrieren. Die WLAN-Konfiguration findet ihr im Reiter “Konfiguration“. Tragt im Abschnitt “WLAN Daten” die Zugangsdaten für euer Netzwerk ein. Im Abschnitt “Ab hier nur ändern, wenn Sie wirklich wissen, was Sie tun” gibt es den Abschnitt “BasicAuth aktivieren”. Wenn ihr dort einen Benutzernamen und ein Passwort eintragt, dann wird das bei jedem Aufruf der Weboberfläche des Feinstaubmessers abgefragt. Dadurch könnt ihr verhindern, dass unbefugte Personen aus eurem Netzwerk die Einstellungen des Feinstaubmessers verändern können.
- Anmeldung bei sensor.community (= luftdaten.info)
- Anmeldung bei opensensemap.org – hierfür ist eine eigene ID erforderlich, die ihr erst per E-Mail zugeschickt bekommt.
Wie melde ich meinen Feinstaubsensor bei den beiden Projekten an?
Der Feinstaubmesser ist einmalig bei einem oder bei beiden Diensten anzumelden, damit er die Daten übermitteln kann.Anmeldung bei sensor.community (= luftdaten.info)
Auf der Seite https://devices.sensor.community/ müsst ihr euch zuerst ein Konto anlegen. Anschließend könnt ihr dort euren Feinstaubsensor anmelden. Ein Benutzer kann dabei auch mehrere Feinstaubsensoren in seinem Konto verwalten.
- Sensor Board: esp8266
- Sensor Type: SDS011 – PIN 1
- Sensor Type: DHT22 – PIN 7
Anmeldung bei opensensemap.org
Bevor euer Sensor Daten zu opensensemap.org übermitteln kann, müsst ihr auch dort ein Konto anlegen, in dem ihr anschließend eure Sensoren verwalten könnt. https://opensensemap.org/ Nachdem ihr euer Konto erstellt habt, könnt ihr euren Sensor anmelden.
Historische Messdaten der Feinstaubmesser abrufen
Der Feinstaubmesser selbst speichert keine historische Daten. Auf dem Server des Projekts von luftdaten.info können von allen angemeldeten Feinstaubmessern die historischen Daten heruntergeladen werden: https://archive.sensor.community/Weitere Karten
Die Sensordaten können von den beiden Projekten von jedem abgerufen werden und weiterverwendet werden.Grafana
Die Informationen, die ihr auf der Seite https://deutschland.maps.sensor.community in kleinen Fenstern abrufen könnt lassen sich auch im Detail zeigen. Ihr gelangt zum Dashboard über die Adresse ➡ https://api-rrd.madavi.de/grafana/?orgId=1. Über das Dashboard könnt ihr mehre Ansichten auswählen und die Sensordaten anzeigen lassen.
feinstaub.rexfue.de
Eine sehr schöne grafische Darstellung der Daten in Säulenform gibt es auf der Seite: ➡ https://feinstaub.citysensor.de/ Zu Seite kommt ihr auch über diesen Link ➡ https://feinstaub.rexfue.de/.
Seit Anfang des Jahrtausends absolut Linux-begeistert und Fan von Open Source. Raspberry Pi Bastler der ersten Stunde und nach wie vor begeistert von dem kleinen Stück Hardware, auf dem
er tolle Projekte umsetzt. Teilt hier seine Erfahrungen mit Nextcloud, Pi-hole, YubiKey und zu anderen spannenden IT-Themen. Nutzt
beruflich viel Excel. Sitzt vor einem riesen 49″ Monitor, nutzt Windows zum Arbeiten, Linux auf seinen Servern und virtuellen Maschinen und hört dabei Spotify und Musik über seinen RadioPi.
Trinkt gerne fairen Kaffee und freut sich deshalb sehr über eine Kaffeespende. 🙂
(**) Produktpreise und -verfügbarkeit sind zum angegebenen Datum / Uhrzeit korrekt und können sich ändern. Alle Preis- und Verfügbarkeitsinformationen auf https://www.amazon.de/ zum Zeitpunkt des Kaufs gelten für den Kauf dieses Produkts.