Arduino第24課PM2.5環境監測超簡單

由 roc · 2016-09-11

未來學校不用再緊盯著環保署網站看PM2.5有沒有超標，當空氣品質不好PM2.5濃度太高時，系統就會發出警告，學校可以立刻廣播請學生不要在外面活動，學校也不用再派人去升「空汙旗」，學校穿堂的電視牆上就有顯示即時顯示監測結果，學生只要經過穿堂就會看到了。

空氣中的懸浮微粒會進入人體，可能會導致人體器官不同的危害。PM2.5對於健康造成影響，包括：支氣管炎、氣喘、心血管疾病、肺癌等，無論長期或短期暴露在空氣污染物的環境之下，皆會提高呼吸道疾病及死亡之風險。(註1)

https://youtube.com/watch?v=O1JoJ4dSQ64

因為環保署在各地設置的監測站數量不多(註2)，因此民間單位也架設一個非官方的共同觀測網，將民間測站的監測資料整合在網頁上呈現，民眾只要上網點選測站，就可以即時看到監測資料。(註3)有興趣想要加入監測的民眾只要透過相關程序，就可以加入。

注意：LASS網站需要使用社群認可的感測器。

完成儀器設定，在穿堂電視上顯示空氣汙染監測資料，學生可以參考環保署的建議活動(註4)。

宜蘭縣竹林國小PM2.5細懸浮微粒監測網站
https://pm25.lass-net.org/data/show.php?device_id=74DA38F208E2

只要學校網頁設定好連結，學生連上學校首頁，不管是在家裡或學校都可以看到監測結果。

網頁內嵌PM2.5資料超簡單http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/753091

將監測結果對照環保署宜蘭測站的觀測結果，誤差不大。

除了使用現成網站來顯示資料，我們也可以教學生用程式來監測，並做運用。

沒有安裝監測儀器的學校，也可以利用附近的監測站資料來練習。

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這些監測器也可以算是物聯網的應用。

註：冰箱
https://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=729&t=6607478&fbclid=IwAR13o_Lh_2uhK4_S2jy4r4t2nY2NcJ03xHAFo8Qt4C5o-kvb6YDGcQb3feE

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校園空污警報程式

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軟體：scratch2.0+WFduino

程式設計架構圖如下：

學校可以使用平價的感測器，將監測資料上傳到「LASS網站」，老師教學生使用scratch+WFduino程式將雲端的資料取回，做成「自動監測警示系統」。

一般環境監測器大概都包含三種資料：pm2.5、溫度、濕度

上圖為了顯示成果，設定較低條件就顯示，實際執行時視實際條件調整。

程式設計：

scratch3線上(網頁)版，直接點網址
http://wfduino.ilc.edu.tw/
開啟網頁，不需要開外掛喔！

PM2 5自動警報系統(手機版)

檔案下載：PM2.5.sb3

以下為scratch2版。

啟動WFduino App，[雲端積木]前面的方框打勾，使用scratch2.0打開範例檔。(註5)

程式分成三個腳色，分別控制pm2.5、溫度、濕度三個資料

主程式：(簡易版)

程式開始先設定三個變數分別儲存三個資料。

重複執行讀取資料並存成變數

使用 [LASS設備編號(……)]，填入監測站編號。(註6)

[讀取感測器(LASS)參數(PM25)]積木，讀取(PM2.5)的數值

[讀取感測器(LASS)參數(C)]積木，讀取(溫度)的數值

[讀取感測器(LASS)參數(H]積木，讀取(濕度)的數值

判斷PM2.5的值，決定要讓腳色做什麼動作。

加上[等待30秒]，因為監測資料大約1分鐘更新一次，不需要一直去讀取測站的資料，降低主機的負載。

也可以加入[說…….]的積木，將電腦連接學校廣播系統，直接說出要做的動作。

注意：

1.記得讀取資料要加等待幾秒，沒有加等待幾秒，會一直讀取，對網站造成類似DDoS的攻擊，可能造成讀取資料失敗。

2.讀取網路資料因為網路速度有異，剛按下綠旗執行時，不會立刻得到數據，請耐心等待，最好加等待時間。

3.105年12月1日起環保署實施空氣品質指標（AQI）新制，設定條件請依新的規定修改。(註4)

延伸：

程式有些瑕疵，請學生找出Bug修正

溫度腳色：

如果溫度高於35度，就說[外面天氣熱，減少戶外活動]

注意：這裡取得的溫度是空氣盒子裡溫溼度感測器測到的溫度，會比實際室溫高一點。

濕度腳色：

如果濕度高於90%，就說[外面濕氣大，請關窗，開除濕機](註7)

如果濕度小於60%，就說[外面濕氣小，請開窗，空氣流通]

程式下載：PM2.5.sb2

李昕澤同學程式：PM2.5李昕澤.sb2

上面程式只是簡單的示範，程式中有些bug，先做完的同學可以試試看讓程式更嚴謹。

會說話的監測程式下載：會說話的PM2.5監測程式.sb2

自動啟動空氣清淨機(DiFi)式下載：PM2.5(自動).sb2

延伸課程：

1.加入[說…….]的積木，讓程式直接說出警示語音。

2.運用[音效]功能的錄音功能，讓程式直接說出警示語音。

3.運用[造型]功能，做一些不同的圖片，切換造型變換，讓畫面便更美觀。

4.模仿監測網站，畫出時間曲線圖、PM2.5速度圖。

5.使用雲端資料存取積木，將資料寫到雲端資料庫或雲端硬碟。

讀取LASS資料庫的資料後，可以將讀取的資料儲存在自己的電腦，方便日後作分析。
請參考：
WFduino第二十六課資料存取
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/657968

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註1：請參考環保署網站

http://air.epa.gov.tw/Public/suspended_particles.aspx

PM2.5是什麼?

空氣中存在許多污染物，其中漂浮在空氣中類似灰塵的粒狀物稱為懸浮微粒(particulate matter, PM)，PM粒徑大小有別，小於或等於2.5微米(μm)的粒子，就稱為PM2.5，通稱細懸浮微粒，單位以微克/立方公尺(μg/m3)表示之，它的直徑還不到人的頭髮絲粗細的1/28，非常微細可穿透肺部氣泡，並直接進入血管中隨著血液循環全身，故對人體及生態所造成之影響是不容忽視的。

註2：環保署監測站

http://taqm.epa.gov.tw/taqm/tw/PsiMap.aspx

註3：

專案介紹https://g0v.hackpad.com/g0v–TexkKFNmqZP

G0V空汙網站https://list.airmap.g0v.tw/

空汙監測地圖https://pm25.lass-net.org/GIS/voronoi/

空氣盒子監測地圖 https://airbox.edimaxcloud.com/

空氣盒子 EdiGreen AirBox使用教學https://free.com.tw/edigreen-airbox/

民眾手機安裝 [ EdiGreen AirBox ] APP，也可以即時查詢LASS系統觀測點的資料。使用說明如下：

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/103154/672699

http://www.shjhs.ntpc.edu.tw/mediafile/506/news/19/2016-6/2016-6-23-13-31-43-nf1.pdf

註4：細懸浮微粒(PM2.5)指標對照表與活動建議
資料來源：
http://taqm.epa.gov.tw/taqm/tw/fpmi.aspx

105年12月1日起環保署實施空氣品質指標（AQI）新制

http://taqm.epa.gov.tw/taqm/tw/b0201.aspx
污染物濃度與污染副指標值對照表

氣品質指標(AQI)與健康影響

空氣品質指標 (AQI)	0～50	51～100	101～150	151～200	201～300	301～500
對健康影響與活動建議	良好	普通	對敏感族群不良	對所有族群不良	非常不良	有害
對健康影響與活動建議	Good	Moderate	Unhealthful for Sensitive Groups	Unhealthful	Very Unhealthful	Hazardous
狀態色塊
人體健康影響	空氣品質為良好，污染程度低或無污染。	空氣品質普通；但對非常少數之極敏感族群產生輕微影響。	空氣污染物可能會對敏感族群的健康造成影響，但是對一般大眾的影響不明顯。	對所有人的健康開始產生影響，對於敏感族群可能產生較嚴重的健康影響。	健康警報：所有人都可能產生較嚴重的健康影響。	健康威脅達到緊急，所有人都可能受到影響。

空氣品質指標(AQI)與活動建議

空氣品質指標 (AQI)	0～50	51～100	101～150	151～200	201～300	301～500
對健康影響與活動建議	良好	普通	對敏感族群不良	對所有族群不良	非常不良	有害
對健康影響與活動建議	Good	Moderate	Unhealthful for Sensitive Groups	Unhealthful	Very Unhealthful	Hazardous
狀態色塊
一般民眾活動建議	正常戶外活動。	正常戶外活動。	1.一般民眾如果有不適，如眼痛，咳嗽或喉嚨痛等，應該考慮減少戶外活動。 2.學生仍可進行戶外活動，但建議減少長時間劇烈運動。	1.一般民眾如果有不適，如眼痛，咳嗽或喉嚨痛等，應減少體力消耗，特別是減少戶外活動。 2.學生應避免長時間劇烈運動，進行其他戶外活動時應增加休息時間。	1.一般民眾應減少戶外活動。 2.學生應立即停止戶外活動，並將課程調整於室內進行。	1.一般民眾應避免戶外活動，室內應緊閉門窗，必要外出應配戴口罩等防護用具。 2.學生應立即停止戶外活動，並將課程調整於室內進行。
敏感性族群活動建議	正常戶外活動。	極特殊敏感族群建議注意可能產生的咳嗽或呼吸急促症狀，但仍可正常戶外活動。	1.有心臟、呼吸道及心血管疾病患者、孩童及老年人，建議減少體力消耗活動及戶外活動，必要外出應配戴口罩。 2.具有氣喘的人可能需增加使用吸入劑的頻率。	1.有心臟、呼吸道及心血管疾病患者、孩童及老年人，建議留在室內並減少體力消耗活動，必要外出應配戴口罩。 2.具有氣喘的人可能需增加使用吸入劑的頻率。	1.有心臟、呼吸道及心血管疾病患者、孩童及老年人應留在室內並減少體力消耗活動，必要外出應配戴口罩。 2.具有氣喘的人應增加使用吸入劑的頻率。	1.有心臟、呼吸道及心血管疾病患者、孩童及老年人應留在室內並避免體力消耗活動，必要外出應配戴口罩。 2.具有氣喘的人應增加使用吸入劑的頻率。