[प्रकरण] एक झोपड़ी गांव में हवा की गुणवत्ता की निगरानी

यह लेख इको-सेंसरों के नेटवर्क का उपयोग करके गांवों में हवा की गुणवत्ता की निगरानी के लिए एक समाधान विकसित करने और हमारे उपयोगकर्ताओं को वास्तविक समय की जानकारी मुहैया कराने के लिए हमारे अनुभव को प्रस्तुत करता है।

स्मार्ट सिटी और वायु प्रदूषण की समस्या

रूस की 74% से अधिक आबादी बड़े शहरों में रहती है और शहरी जनसंख्या वृद्धि जारी है। वायुमंडलीय वायु की गुणवत्ता में गिरावट के साथ उच्च जनसंख्या घनत्व और उत्पादन होता है। मुख्य स्रोत हैं: उद्योग, ताप बिजली और ऑटोमोबाइल परिवहन। विश्व स्वास्थ्य संगठन के अनुसार, सबसे खतरनाक संदूषक ठीक धूल है, क्योंकि यह सांस लेते समय फेफड़ों में प्रवेश करता है और जीवन भर उत्सर्जित नहीं होता है।

2019 में एनएएफआई के शोध के अनुसार, लगभग 71% नागरिक पर्यावरण की स्थिति को असफल मानते हैं और इसे वाहनों और उद्योग से उत्सर्जन के लिए जिम्मेदार मानते हैं । समस्या प्रदूषण के स्थानीय स्रोतों की समय पर पहचान है।

2019-2024 के लिए राष्ट्रीय परियोजना "डिजिटल अर्थव्यवस्था" के कार्यों में से एक। मुख्य रूप से घरेलू विकास के लिए डिजिटल प्रौद्योगिकियों और मंच समाधानों की शुरुआत के माध्यम से शहरी अर्थव्यवस्था सहित अर्थव्यवस्था और सामाजिक क्षेत्र के प्राथमिकता क्षेत्रों का परिवर्तन है। इस परियोजना के ढांचे के भीतर, 04.03.2019 को, निर्माण और आवास और सांप्रदायिक सेवाओं के मंत्रालय ने स्मार्ट सिटी मानक को मंजूरी दी, जिसमें शहरी अर्थव्यवस्था के डिजिटलाइजेशन के हिस्से के रूप में कार्यान्वित गतिविधियों की एक सूची शामिल है।

मानक का तात्पर्य 28 दिशाओं में 100 हजार से अधिक लोगों की आबादी वाले शहरों में समाधान के कार्यान्वयन से है, जिसके बीच दिशा "ऑनलाइन वायु निगरानी प्रणाली" है, जिसमें पर्यावरण सुरक्षा में वृद्धि के उपाय शामिल हैं, जो वायु गुणवत्ता की स्थिति पर नियंत्रण सुनिश्चित करते हैं और शहर के बजट राजस्व का प्रशासन करते हैं। पर्यावरण संरक्षण के संदर्भ में, नागरिकों के लिए शहर के आकर्षण के स्तर में वृद्धि।
राष्ट्रीय परियोजना "पारिस्थितिकी" के ढांचे में, जिसके पासपोर्ट को 24 दिसंबर, 2018 को राष्ट्रपति परिषद के रणनीतिक विकास और राष्ट्रीय परियोजनाओं के प्रेसिडियम के निर्णय द्वारा अनुमोदित किया गया था, संघीय परियोजना " क्लीन एयर " को लागू किया जा रहा है, जिसका उद्देश्य 12 औद्योगिक केंद्रों में वायुमंडलीय वायु की गुणवत्ता में सुधार के साथ कमी है। आरडी 52.04.667-2005 की सिफारिशों के अनुसार निर्धारित "वृद्धि" के स्तर तक वायु प्रदूषण की डिग्री।

इस परियोजना के टास्क 1.5 के अनुसार, हवा की गुणवत्ता की निगरानी के लिए आधुनिक राज्य के अवलोकन नेटवर्क, क्षेत्रीय और स्थानीय प्रणालियों से डेटा के एकीकरण की उम्मीद है। इससे वायु प्रदूषण के स्थानीय स्रोतों की पहचान करना और उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन वाले घने सेंसर नेटवर्क द्वारा प्राप्त वायु गुणवत्ता डेटा के आधार पर उत्सर्जन को नियंत्रित करना संभव हो सकता है।
हालांकि, छोटे शहरों और कस्बों के निवासी इन बड़े पैमाने पर संघीय परियोजनाओं में शामिल नहीं हैं और केवल अपने स्वयं के संसाधनों पर भरोसा कर सकते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि औद्योगिक केंद्रों से दूरदराज की बस्तियों में हवा की गुणवत्ता बहुत अधिक है, फिर भी, प्रदूषण के स्थानीय स्रोतों की तुरंत पहचान करने की समस्याएं घनी आबादी वाले क्षेत्रों के समान तीव्र हैं।

वायु गुणवत्ता निगरानी के लिए सेंसर नेटवर्क

गाँव की बुनियादी सुविधाओं में और जन मनोरंजन के स्थानों पर इको-सेंसरों की नियुक्ति से आप निवासियों, स्थानीय अधिकारियों और नियामक अधिकारियों को सूचित करके पर्यावरण सुरक्षा में सुधार कर सकते हैं। WISE-PaS डिजिटल प्लेटफॉर्म का उपयोग करके, इको-सेंसरों से डेटा एकत्र करना, उनकी परिवर्तनशीलता का विश्लेषण करना और वायु प्रदूषण के जोखिमों की भविष्यवाणी करना संभव है। यह सब निवासियों और मेहमानों के लिए जीवन की गुणवत्ता और गांव के आकर्षण में वृद्धि की ओर जाता है।
सेंसर स्वयं, वास्तव में, वास्तविक दुनिया और उसके डिजिटल समकक्ष के बीच की कड़ी हैं, जो कि एनालिटेक हार्डवेयर का उपयोग करके कार्यान्वित किया गया है। वे हवा में धूल की मात्रा, उसके तापमान, संदेश पैकेटों को मापते हैं और उन्हें 868 मेगाहर्ट्ज की सीमा में वायरलेस तरीके से भेजते हैं, LoRaWAN प्रोटोकॉल के अनुसार, बेस स्टेशन पर, जहां डेटा को JSON टेक्स्ट संदेशों में पैक किया जाता है और फिर MQTT प्रोटोकॉल को भेजा जाता है। WISE-Paa डिजिटल प्लेटफ़ॉर्म, जहां यह पहले से ही एप्लिकेशन सर्वर द्वारा संसाधित होता है।



लोरा गेटवे के रूप में, हम एड्वेंचर की चेक शाखा द्वारा निर्मित WISE-6610 डिवाइस का उपयोग करते हैं। यह डीआईएन रेल या दीवार पर एक काफी कॉम्पैक्ट डिवाइस है, जो बाहरी एंटीना, लैन और पावर को जोड़ने के लिए कनेक्टर्स के साथ है। पावर कनेक्टर के चार संपर्कों में से, वास्तव में, केवल दो का उपयोग किया जाता है: लाल (+) और काला (-)। डिफ़ॉल्ट रूप से, गेटवे राउटर मोड में काम करता है और इसका लोरा मॉड्यूल बंद है। डिवाइस को सक्रिय करने के लिए, आपको इसे ईथरनेट केबल के माध्यम से कनेक्ट करना होगा और ब्राउज़र के एड्रेस बार में वह पता निर्दिष्ट करना होगा जिसके माध्यम से गेटवे सेटिंग्स वेब इंटरफेस उपलब्ध है:

http://192.168.1.1 

प्राधिकरण अनुरोध पर, डिफ़ॉल्ट पैरामीटर (लॉगिन: रूट, पासवर्ड: रूट) निर्दिष्ट करें और आकृति में दिखाए गए इंटरफ़ेस में जाएं।



यहां, "उपयोगकर्ता मॉड्यूल" आइटम सबसे अधिक रुचि वाला है, जिसके माध्यम से आप लोरा गेटवे और स्थानीय नोड-रेड सर्वर को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। हम लोरा गेटवे की सेटिंग में जाते हैं, जहां हम लोरा मॉड्यूल को सक्षम कर सकते हैं, लोरा गेटवे रेडियो चैनलों की आवृत्तियों को निर्दिष्ट कर सकते हैं, नेटवर्क सर्वर ऑपरेशन मापदंडों को सेट कर सकते हैं और होस्ट, पोर्ट, उपयोगकर्ता नाम और पासवर्ड निर्दिष्ट करके संदेश ट्रांसफर को एमक्यूटीटी ब्रोकर को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं।



यह केवल इको-सेंसर को लोरा-गेटवे पर बांधने के लिए बना हुआ है। ऐसा करने के लिए, हम एबीपी (एक्टिवेशन-बाय-पर्सनलाइजेशन) विधि का उपयोग करते हैं। हम नेटवर्क सर्वर सेटिंग पैनल पर जाते हैं:

 https://192.168.1.1:8443 

“डिवाइसेस-एक्टिवेटेड (नोड्स)” का चयन करें, “+ क्रिएट” बटन पर क्लिक करें और विंडो में जो तीन मापदंडों को निर्दिष्ट करता है: NwkSKey (नेटवर्क कुंजी), AppSKey (एप्लिकेशन कुंजी), DevAddr (सेंसर एड्रेस)। हम इको-सेंसर की सेटिंग में समान मापदंडों को इंगित करते हैं।



WISE-6610 को स्थानीय नेटवर्क से कनेक्ट करने के लिए, आपको इसे डीएचसीपी क्लाइंट मोड में डालना होगा। उसके बाद, डिवाइस खुद को आईपी पता प्राप्त करने और इंटरनेट से कनेक्ट करने के लिए स्थानीय नेटवर्क पर एक डीएचसीपी सर्वर का पता लगाएगा। यह मुख्य वेब इंटरफेस के माध्यम से किया जाता है: "कॉन्फ़िगरेशन-लैन" मेनू आइटम का चयन करें और "डीएचसीपी क्लाइंट" फ़ील्ड में "सक्षम" इंगित करें।



WISE- पासा डिजिटल प्लेटफॉर्म

इस साल की शुरुआत में, इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स के लिए 150 से अधिक डिजिटल प्लेटफ़ॉर्म ज्ञात हैं। उनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताओं, फायदे और नुकसान हैं। WISE-Paa प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग करने से आप सेंसर नेटवर्क डेटा एकत्र करने और उन्हें विज़ुअलाइज़ करने की समस्या को हल कर सकते हैं।
WISE-PaS डिजिटल प्लेटफॉर्म पर सेंसर से डेटा का प्रसंस्करण कई चरणों में किया जाता है:

1. MQTT ब्रोकर द्वारा लोरा गेटवे से JSON संदेश प्राप्त करना और उन्हें एप्लिकेशन में भेजना;
2. डेटाबेस में पायथन-स्क्रिप्ट, डेटा प्रोसेसिंग और लेखन द्वारा JSON- संदेशों का रिसेप्शन;
3. PostgreSQL DBMS का उपयोग करके रिकॉर्डिंग, भंडारण और डेटा प्रदान करना;
4. WISE-Paa / डैशबोर्ड का उपयोग करके डेटा विज़ुअलाइज़ेशन;

WISE-PaS पर एक नया आभासी स्थान बनाते समय, MQTT ब्रोकर RabbitMQ डिफ़ॉल्ट रूप से लॉन्च किया जाता है और उपलब्ध सेवाओं की सूची में दिखाई देता है। वेब इंटरफेस के माध्यम से ब्रोकर पैरामीटर (होस्ट, पोर्ट, उपयोगकर्ता नाम, पासवर्ड) प्राप्त किया जा सकता है।

एक एप्लिकेशन बनाने के लिए जो एमक्यूटीटी ब्रोकर से माप डेटा प्राप्त करता है और उन्हें डेटाबेस में लिखता है, आप एडेप्टेक द्वारा तैयार किए गए उदाहरण के आधार पर चरण-दर-चरण निर्देशों का उपयोग कर सकते हैं।

एक कार्यशील निर्देशिका बनाएँ:

 mkdir ~/wisepaas/ 

इस पर जाएं:

 cd ~/wisepaas/ 

हम MQTT डेटा को पुनः प्राप्त करने और PostgreSQL डेटाबेस में डेटा लिखने के लिए Github के साथ एक उदाहरण का क्लोन कर रहे हैं:

 git clone https://github.com/WISE-PaaS/example-py-iothub-postgresql.git 

इंडेक्सहोम निष्पादन योग्य एप्लिकेशन को तैयार करने में कई पैरामीटर के मानों को बदलकर वास्तविक मानों को WISE-PaaS नियंत्रण कक्ष में निर्दिष्ट किया जाता है।

 … # MQTT(rabbitmq) service_name = 'p-rabbitmq-innoworks' … # Postgresql service_name = 'postgresql-innoworks' … schema = 'projectname' table = 'tablename' group = 'groupname' … def on_connect(client, userdata, flags, rc): client.subscribe("#") … 

घोषणापत्र फ़ाइल में अनुप्रयोग पैरामीटर होते हैं: नाम, उपलब्ध रैम का आकार, डिस्क कोटा, एप्लिकेशन लॉन्च कमांड, प्रयुक्त सेवाओं की सूची।

 --- applications: - name: py-postgresql-meteolab memory: 256MB disk_quota: 256MB buildpack: python_buildpack command: python index.py services: - rabbitmq 

CloudFoundry क्लाइंट का उपयोग करके उपयोगकर्ता उपयोगकर्ता को पासवर्ड पासवर्ड api.wise-paas.io सर्वर से जोड़ना:

 cf login -a api.wise-paas.io -u user@advantech.com -p password 

CloudFoundry के लिए क्लाइंट कनेक्टिविटी सत्यापित करें:

 cf target 

बिना शुरू किए सर्वर पर एप्लिकेशन कॉपी करना:

 cf push py-postgresql-meteolab --no-start 

समूह के साथ डेटाबेस के लिए आवेदन बाध्यकारी:

 cf bs py-postgresql-meteolab postgresql -c '{\"group\":\"groupname\"}' 

एक MQTT ब्रोकर को एक आवेदन बांधना:

 cf bs py-postgresql-meteolab rabbitmq 

सर्वर पर एप्लिकेशन चलाना:

 cf start py-postgresql-meteolab 

अनुप्रयोग संचालन नियंत्रण अनुप्रयोग निष्पादन लॉग की जाँच करके किया जाता है:

 cf logs py-postgresql-meteolab --recent 

स्थानीय JSON फ़ाइल के सभी अनुप्रयोग वातावरण चर की प्रतिलिपि बनाना सुविधाजनक है:

 cf env py-postgresql-meteolab > env.json 

वर्चुअल स्पेस बनाते समय PostgreSQL सर्वर को डिफ़ॉल्ट रूप से भी शुरू किया जाता है। चूंकि WISE-Paa में डेटाबेस प्रबंधित करने के लिए एक वेब इंटरफ़ेस नहीं है, इसलिए किसी प्रकार के क्लाइंट को स्थापित करना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, pgAdmin। फिर, डेटाबेस टेबल बनाई जाती हैं और वेब इंटरफेस का उपयोग करके सेंसर से डेटा रिकॉर्ड करने की प्रक्रिया को नियंत्रित किया जाता है।

सूचना विज़ुअलाइज़ेशन उपकरण

WISE-Paa डिजिटल प्लेटफ़ॉर्म में WISE-Paa / Dashboard शामिल है , जो आपको विभिन्न प्रदर्शन विकल्पों के साथ ब्लॉक की एक मनमानी संख्या वाले ग्राफिक पैनल बनाने की अनुमति देता है। यह पाठ, रेखांकन, चार्ट, नक्शे और बहुत कुछ हो सकता है।



ब्लॉक "संपादित करें" मेनू के माध्यम से कॉन्फ़िगर किए गए हैं। प्रदर्शित डेटा का स्रोत डेटाबेस के लिए एक SQL क्वेरी है। इसके अलावा, "संपादन" मेनू में प्रदर्शन को समायोजित करने के लिए विभिन्न विन्यास विकल्प हैं।





बेहतर ट्यूनिंग के लिए, आप "पैनल JSON" का उपयोग कर सकते हैं, जो आपको JSON प्रारूप में सेटिंग्स को संपादित करने की अनुमति देता है। यह कभी-कभी आवश्यक होता है, क्योंकि सभी मापदंडों को "संपादन" पैनल के माध्यम से संपादित नहीं किया जा सकता है।



प्रत्येक पैनल में सामान्य सेटिंग्स हैं। यहां आप पैनल का नाम, विवरण, टैग असाइन कर सकते हैं, समय सेटिंग कर सकते हैं, पृष्ठभूमि बदल सकते हैं।



इसके अलावा, WISE-Paa / डैशबोर्ड में सभी पैनलों के लिए सामान्य सेटिंग्स हैं। यहां आप एक डेटा स्रोत जोड़ सकते हैं, समूहों और उपयोगकर्ताओं को प्रबंधित कर सकते हैं, प्लगइन्स प्रबंधित कर सकते हैं (जोड़ें, सक्रिय करें, हटाएं), चित्र अपलोड करें और बहुत कुछ।

निष्कर्ष

एक कुटीर गांव में एक वायु गुणवत्ता निगरानी प्रणाली का उपयोग आपको प्रदूषण के स्रोतों की पहचान करने, सड़क की सफाई की योजना बनाने और अंततः, लोगों के जीवन की गुणवत्ता में सुधार करने की अनुमति देता है। वीडियो निगरानी प्रणाली, अभिगम नियंत्रण और प्रबंधन के साथ इस प्रणाली का एकीकरण, स्ट्रीट लाइटिंग आपको "स्मार्ट" डिजिटल समाधान बनाने की अनुमति देता है जो कुटीर गांव के संचालन की दक्षता को बढ़ाता है।
मेटाबेलेब से एक टीम (वी। वी। चुकिन, टी। ए। लिपाटोव, ए.यु. इमाकोव) द्वारा तैयार किया गया था, जो कि एनालिटिका एआईओटी डेवलपर इनवर्टरवर्क्स 2019 प्रतियोगिता के ढांचे के भीतर काम के परिणामों पर आधारित है। लेख के लेखक हमेशा सवालों के जवाब देने और फीडबैक फॉर्म के माध्यम से प्रस्तावों पर विचार करने के लिए खुश होते हैं, साथ ही उत्पादन और कर्मचारियों के विकास के डिजिटल परिवर्तन के लिए प्रोजेक्ट्स में एड्वेंचरेक WISE-PaS प्लेटफॉर्म के साथ प्राप्त अनुभव को लागू करते हैं।