Programmierprojekt ESP32 - Feinstaubsensor

[ulbrichf]

Hallo zusammen,
im letzten Jahr habe ich mit Kollegen zusammen mehrere Feinstaubsensoren auf Basis eines ESP32 Prozessorboards gebaut und in Betrieb genommen.
Sehr interessant, wenn man ein Faibel für Umweltdaten und Spaß an der Weiterverarbeitung hat.

Das Projekt ist OpenSource und die Daten OpenData.

Falls jemand Interesse hat es nachzubauen... hier ist der Link

Feinstaubmessung - Bau und Betrieb eines privaten Feinstaubmessgerätes
http://www.luftdaten.info

Citizen Science :
Der Citizen Scientist wird, im modernen Sinne, definiert als „Wissenschaftler, dessen Arbeit durch ein Verantwortungsgefühl, dem Interesse der allgemeinen Öffentlichkeit zu dienen, charakterisiert ist“ oder als „ein Mitglied der Gesellschaft, das an wissenschaftlicher Arbeit teilnimmt, oft in Zusammenarbeit oder unter der Führung von professionellen Wissenschaftlern oder wissenschaftlichen Institutionen“.
https://de.wikipedia.org/wiki/Citizen_Science

Open Data :
werden Daten bezeichnet, die von jedermann zu jedem Zweck genutzt, weiterverbreitet und weiterverwendet werden dürfen…. Der volkswirtschaftliche Wert offener Daten aus der öffentlichen Verwaltung wurde 2016 von der Konrad-Adenauer-Stiftung auf jährlich 43,1 Milliarden Euro geschätzt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Open_Data

[ulbrichf]

Die Einzelteile lassen sich im Wert von 20-30 Euro beim Chinese Deines Vertrauens für kleines Geld bestellen.

Bild2.png

Ein fertiges Gerät könnte so aussehen - in einem Rohr versteckt oder in einem Kästchen verborgen:

Bild3.png

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Die Verdrahtung ist recht einfach zu machen:

Bild5.png

[ulbrichf]

Was ist Feinstaub
Warum ist denn Feinsatub interessant.

Grenzwerte
… seit dem 1. Januar 2005 europaweit Grenzwerte für die Feinstaubfraktion PM10. Der Tagesgrenzwert beträgt 50 µg/m3 und darf nicht öfter als 35mal im Jahr überschritten werden. Der zulässige Jahresmittelwert beträgt 40 µg/m3. Für die noch kleineren Partikel PM2,5 gilt seit 2008 europaweit ein Zielwert von 25 µg/m3 im Jahresmittel, der bereits seit dem 1. Januar 2010 eingehalten werden soll. Seit 1. Januar 2015 ist dieser Wert verbindlich einzuhalten. (Tagesgrenzwert = 24 Stunden Mittelwert)

Folgen
PM10 kann beim Menschen in die Nasenhöhle, PM2,5 bis in die Bronchien und Lungenbläschen und ultrafeine Partikel bis in das Lungengewebe und sogar in den Blutkreislauf eindringen.
Schleimhautreizungen und lokalen Entzündungen in der Luftröhre und den Bronchien oder den Lungenalveolen bis zu verstärkter Plaquebildung in den Blutgefäßen, einer erhöhten Thromboseneigung oder Veränderungen der Regulierungsfunktion des vegetativen Nervensystems (Herzfrequenzvariabilität).

Wo kommt es her ?
Emissionen aus Kraftfahrzeugen, Kraft- und Fernheizwerken, Öfen und Heizungen in Wohnhäuser…
bei der Metall- und Stahlerzeugung oder auch beim Umschlagen von Schüttgütern.
Er kann aber auch natürlichen Ursprungs sein (beispielsweise als Folge von Bodenerosion).
Straßenverkehr : durch Bremsen- und Reifenabrieb sowie durch die Staubaufwirbelung
Landwirtschaft: gasförmige Ammoniakemissionen aus der Tierhaltung, Düngung

Quelle: https://www.umweltbundesamt.de/themen/l ... /feinstaub

[ulbrichf]

Wenn alles zusammengeklöppelt ist, landen die erfassten Daten alle paar Minuten aktualisiert auf der Weltkarte.
In der Grafik fällt ein seh hoher , kuzer Emiisionswert nach 8:00 Uhr auf. Zu diesem Zeitpunkt stand ein Müllwagen längere
Zeit am Ort und hat eine Reihe Mülltonnen geleert. Da war der momentane Messwert recht hoch.

https://deutschland.maps.luftdaten.info ... 165/10.455

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Die Werte der offiziellen Messtellen werden hingegen nur als 24 Stunden Mittelwert veröffentlicht. Interessante Spitzenwerte im Tagesverlauf bleiben so leider verborgen

Hier eine eigene Auswertung einer eigenen Datensammlung :

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... und hier ein Blick auf die im Gerät eingebaute lokale Webseite. Über die Seite wird das Gerät parametiert und es können Messwerte abgelesen werden ohne ins Internet schauen zu müssen.

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[ulbrichf]

Hier eine interessante Auswertung über die Tagesmittelwerte zum Jahreswechsel.

Jahreswechsel 2019/2020 Grefrath ,diesig, zeitweilig leichter Südwind
https://feinstaub.rexfue.de/26516

Tagesgrenzwert P10 : 50µg/m³ in Grefrath 5x überschritten…
Ursache Böllern, Kaminbetrieb

Bild11.png

Und hier Tagespitzenwerte bis über 500µg/m3

Bild12.png

Spitzenmesswerte gemittelt auf 15 Minuten (P2.5) von 380µm/m³ und (P10) von 600µm/m3

Vielleicht habe ich ja Interesse am Nachbau geweckt, es würde mich freuen.

Linksammlung

Projekt

https://luftdaten.info/feinstaubsensor-bauen/

Datenvisualisierung

https://deutschland.maps.luftdaten.info ... 165/10.455
https://swarm.hiveeyes.org/grafana/d/6O ... 5m&orgId=2
https://feinstaub.rexfue.de/26516

Infos

DE https://www.umweltbundesamt.de/themen/l ... /feinstaub
BE http://www.irceline.be/en
NL Bürgerprojekt des niederländischen Gesundheitsministeriums
https://www.samenmetenaanluchtkwaliteit ... f-pm25pm10
https://www.samenmetenaanluchtkwaliteit ... n-sensoren