Projet Pollution: Mesurer le niveau de particules fines en ville afin de créer des cartes qui représentent le niveau de pollution atmosphérique à grande échelle.

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README.md

Projet Détecteur de Pollution + GPS

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Le projet consiste en la création de cartes affichant la pollution de l'air dans une ville. Au lieu d'avoir des de simples capteurs fixes à certains points stratégiques (carrefour, école, etc), l'idée ici est de crée un capteur de particules fines portable. Ce dernier, couplé d'un GPS permet de mesurer la pollution atmosphérique tout le long d'un parcours en ville.

La démarche se veut citoyenne, ouverte et participative. C'est pourquoi tous les éléments utilisés pour la création du détecteur ainsi que le code pour le faire fonctionner sont accessible en open-source.

Les outils nécessaires

Le détecteur fonctionne avec un Arduino MEGA 2560 auquel on connecte un détecteur de particules fines Plantower PMS5003, un GPS Ublox Neo-7m et un lecteur de carte SD.

Arduino MEGA 2560

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La carte Arduino UNO, malgrés son faible prix et sa petite taille, ne possède qu'un seul porte de Série ce qui n'est pas suffisant pour communiquer en UART avec le GPS et le PMS5003. La carte Arduino MEGA 2560 possède trois ports de Série et suffisament de pins pour y ajouter si besoin un capteur de température, des leds, un capteur de gaz, etc.

Il est tout à fait possible d'utiliser une puce Teensy à la place du MEGA. Le Teensy propose lui aussi plusieurs ports de Série mais coûte deux à trois fois plus cher.

Le Arduino Mega 2560 coûte 9 euros sur Aliexpress.

Plantower PMS5003

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Il existe de nombreux détecteurs de particules fines disponible sur le marché. Après avoir essayé le NOVA SDS011 qui est fragile et trop grand, et après avoir essayé le Sharp GP2Y1010AU0F qui n'a pas de ventilateur, le plus simple est d'utiliser le Plantower PMS5003. Le petit boitier mesure, grâce à des lasers, les particules fines de 10.0 um à 0.3um.

Le Plantower PMS5003 est disponible sur Aliexpress pour 12 euros.

Ublox Neo-7M

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Les puces GPS Ublox Neo-6M sont abordables mais elles ne propose qu'une sortie IPEX pour de petites antennes. Le signal est donc souvent difficile ou long à obtenir. Les puces Neo-7M sont un peu plus chères mais elles possèdes une sortie SMA pour y brancher des antennes plus puissantes. Un fois le signal obtenu on peut récupérer les coordonnées géographiques (latitude, longitude) mais aussi le nombre de GPS que l'on capte, la vitesse ou l'atitude. A noter que pour ce projet, la librairie TinyGPS++ devra etre installée sur l'IDE d'Arduino.

La puce GPS NEO-7M est disponible sur Aliexpress pour 5 euros.

Une Antenne SMA de 3m peut se trouver pour 3 euros.

Lecteur carte SD

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Les Arduino ne possèdent pas de mémoire pour stocker les données. Pour cela il faut un lecteur de carte SD que l'on retrouve pour moins de 1 euro.

A noter que le module de carte SD communique avec le MEGA avec le protocole SPI. Il reste donc un port de Série UART disponible sur le MEGA.

Autres capteurs

Il est possible d'ajouter au dispositif un capteur de température/humidité (le le DHT22 ou le BME280 ) ou encore un capteur de gaz tel que le capteur de monoxyde de carbone MQ-7 . Si les capteurs de température sont relativement facile à calibrer, les détercteurs de gaz sont bien plus complexe à utiliser.

Ecran OLED

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Un écran OLED peut être pratique pour afficher les données mesurées lorsque le MEGA n'est pas connecté en USB à un ordinateur. Un petit écran OLED de 128x64 pixels peut se trouver pour moins de 2 euros .

A noter que l'écran communique avec le MEGA avec le protocole I2C. Il reste donc toujours un port de Série UART disponible sur le MEGA.

Alimentation électrique

Il existe de nombreuses solutions pour alimenter le MEGA en déplacement. Il est possible d'utiliser une simple batterie 9v avec un petit adaptateur .

Divers

Boîtier

Le boîtier sera fabriqué grâce à une imprimante 3d. Une fois terminé, le fichier source sera disponible sur ce git.

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En attendant une boîte en carton fera l'affaire.

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Software

Pour ce projet nous allons principalement utiliser deux logiciels gratuit et en libre accès: Arduino IDE et QGIS.

Le logiciel Arduino IDE permet de comminiquer avec le détecteur et de charger le programme (disponible ICI ) sur le Arduino MEGA. A noter que certaines librairies devront être installée.

Le logiciel QGIS est un logiciel de cartographie sur lequel on peut faire apparaître nos données sur un fond tiré de Open Street Map.

Cartographie de la pollution

Grâce aux données récoltées par le détecteur il sera possible d'élaborer une carte à la manière de l'entreprise américaine Aclima. Pour cela il suffit de se déplacer en ville avec le capteur (attaché à un vélo par exemple) et importer ensuite les données sur le logiciel gratuit et open source QGIS.

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Importation des données sur QGIS

Le capteur de pollution crée un fichier texte (.txt) qui peut être directement importé dans QGIS. Pour cela il suffit d'ouvrir QGIS et d'aller dans le "gestionnaire des sources de données/data source manager" (menu Couche/Layer). On sélectionne ensuite "Texte délimité/Delimited text file" et on indique ou se trouve notre fichier texte. QGIS reconnait le fichier et remplit automatiquement les paramètres. Il ne reste plus qu'à cliquer sur "Ajouter".

A noter que la couche ajoutée n'est pas éditable (impossible de supprimer des points). Il faut donc exporter notre couche en fichier shapefile (fichier de base de QGIS): clic droit->exporter->sauvegarder les entités sous ->format: ESRI shapefile ->sélectionner dossier -> ok.

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Partage des données

L'idée est de créer un outil participatif, facile d'utilisation et bon marché (total 30 euros sans le boitier). A déterminer comment faire pour que les données récoltées et les cartes soit facilement mises en réseau.

Formation et Sensibilisation

Possibilité d'organisation d'atelier autour de la création d'un détecteur de pollution avec des associations, des étudiants ou des citoyens intéressés par le sujet.