Arduino第24課PM2.5環境監測超簡單

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)與活動建議

註5：

請參考WFduino 設定使用

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/660050 (建議使用)

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/637303 (APP版)

註6：

選擇設備編號方法一：

點 https://list.airmap.g0v.tw/ 進入測站列表查詢，選擇想要查詢的測站位置。

點 https://airmap.g0v.asper.tw/進入即時監測網站

選擇監測站圓點(滾動滑鼠滾輪向前可放大地圖)，點下去，可以看到監測資料，點監測資料右下角，可以看到更詳細的資料。

在詳細資料頁，可以看到[ ID ] ，就是測站編號。

例如：74DA38AF4732 

複製下來就可以了。

選擇設備編號方法二：

點 https://pm25.lass-net.org/GIS/voronoi/ 進入即時監測網站

選擇監測站圓點(滾動滑鼠滾輪向前可放大地圖)，點下去，可以看到監測資料。

可以看到左下角有測站編號。

例如：74DA38B0537E 

複製下來就可以了。

如果看到的是中文名稱，例如：高雄市勝利國小

請點進去，可以看到詳細的測站觀測資料，左上角中文名稱前的括弧內的字就是測站名稱，例如：74DA3895DEF：。

選擇設備編號方法三：

點https://pm25.lass-net.org/AirBox/ 進入空氣盒子 設備狀態報告列表

選擇設備分類，然後點[HTML]進去

複製測站的[Site ID]，就是測站編號。

註7：

地板一直出水？「反潮」時趕快關窗戶，再開除濕機

http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/155866

http://www.masters.tw/103/%E7%82%BA%E4%BB%80%E9%BA%BC%E6%9C%83%E5%8F%8D%E6%BD%AE?fbclid=IwAR3AJeVjurYhSVOc2mFB0ggLon5Lx6b3a80boavTaRw9kRmDNcwFJW77Cnc

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中時報導
http://www.chinatimes.com/newspapers/20161008000386-260107

聯禾有線電視新聞報導

https://www.facebook.com/ylannews04/videos/1595612937401298/

https://www.facebook.com/plugins/video.php?href=https%3A%2F%2Fwww.facebook.com%2Fylannews04%2Fvideos%2F1595612937401298%2F&show_text=0&width=560

「空氣盒子」錯了嗎？數據和環保署的不一樣
https://www.thenewslens.com/article/108267?fbclid=IwAR3AeYSjPKXrVt5EfEzunRLgZN2n664FrL5cuMQdWlblyghyoc8HDqKfsP4

108.1.12民視新聞台介紹宜蘭縣竹林國小
環境教育(空氣盒子)結合程式教育課程

https://youtube.com/watch?v=jHADVsT1I2Y%3Fstart%3D181

https://youtu.be/jHADVsT1I2Y?t=180
https://youtu.be/B7hMUZE4d8w?t=644

https://youtu.be/X4QpDoBF5Mc

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相關連結：

PM2.5空氣品質自動Line通知
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/718940

PM2.5環境監測超簡單(第二十四課)
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/652136

從PM2.5細懸浮微粒監測談環境教育
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/658895

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

DIY簡易空氣盒子
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/104089/750023

WFduino 課前準備

課程目錄
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/641433

相關聯結：

LASS國中小教育 在宜蘭
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/750666

網頁內嵌PM2.5即時資料顯示
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/10898/689172

PM2.5空氣品質自動Line通知
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/2172/718940

JSON格式資料運用
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/677614

PM2.5超標自動發Line警示
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/675501

PM2.5環境監測超簡單
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/652136

OLED(有機發光二極體)
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/104089/695595

液晶顯示器(LCD)
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/683820

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為什麼要推Arduino初級班課程為正式課程？

A：

1.程式寫作如果結合外部感應器，可以達成簡單的自動控制功能，進一步讓學生創作一些作品改善生活或是增加樂趣。課程內容適合小孩或初學者，完成初級班課程後，發揮創意再加上市面上的各種感應器，就可以創造各種有用、有趣的作品，讓資訊課不再只是[電腦課]。

2.教育機會均等：適合國小五、六年級以上學生，全年級都上一個學期課的型態，讓全校學生都能接受基礎的Maker資訊課，讓家裡沒有電腦、沒錢上社團、科學班的學生享有平等的受教權。

3.本系列課程，材料便宜(初級班基本材料費每校只要幾千元)，程式安裝簡便，學生學習容易(簡單的電子零件，搭配積木式拖拉來完成程式寫作)，有完整的教材教案提供老師教學(老師只要依照課程示範，學生創意無限)。