Luchtkwaliteit

Deze webpagina gericht op de 'secondaire'aspecten is zeer experimenteel en groeit mee met de ontwikkeling & test van de apparaten & software.
[O.a. de vertoning van genoemde 'klokjes' is nog afhankelijk van de combinatie van OperatingSystem en gebruikte browser (i.v.m. achterliggende Google-functies)!]

Actuele status/ bijzonderheden:

Deze webpagina bevat

• Verwachtingen van MeteoBlue en VentuSky: Fijnstof & Gassen
• Actuele, lokale uitlezing van de SDS011-opstelling: Fijnstof-waarden PM2.5 en PM10
• Afgeleide informatie uit uitlezing van GP2Y10, SDS011 en SPS030
• Risico-niveau en Kaartvertoning1[=SensorCommunity/Luftdaten] en Kaartvertoning2[=OpenSenseMap/SDS011] en Kaartvertoning3[=Stofradar]
• 24Uur-grafieken
• Langetermijn-grafieken
• Systeem-opbouw
• Waarom lokaal fijnstofmeten?
• Beschrijving van de meetopstelling

De Classificatie-kleurindeling voor Luchtkwaliteit is afgeleid uit de RIVM-tabel voor Luchtkwaliteitsindex:
bewust verminderd naar 4 hoofdklassen i.v.m. de beperkte nauwkeurigheid van de metingen.

Kwaliteit = Kleur	Goed = Groen	Matig = Blanco	Onvoldoende = Geel	Slecht = Rood
PM2.5 [µg/m3]	0 ~ 20	20 ~ 50	50 ~ 90	> 90
PM10 [µg/m3]	0 ~ 30	30 ~ 75	75 ~ 125	> 125

Deze site leent dynamische prognose voor fijnstof-georiënteerde Luchtkwaliteit van de RIVM-site waaraan dit Meteo-Systeem indirect data toelevert via het Samenmeten_Dataportaal.
De prognose heeft een meerdaagse uitsnede rondom een opgegeven postcode.

Omdat Fijnstof en Meteo interactie hebben, dient het algemene meteo-plaatje hiernaast als referentie met uit het Meteo-Systeem de hoofdcomponenten Temperatuur, Vocht, Luchtdruk, Neerslag en Wind:
- Temperatuur, Vocht, Neerslag en Wind extern uit TFA_Nexus meteo-sensoren.
- Luchtdruk uit een BMP180-sensor gekoppeld aan Domoticz.

'Fijnstof'-Grafiek D1 toont ter vergelijking en aanvulling de ruwe, 'samengestelde' uitkomsten van de meteo-sensoren van de fijnstof-meetsets, gecombineerd met ongecalibreerde, ongeschaalde indicaties voor Licht en UVI uit het Meteo-Systeem.
[Daarom in de grafieken op deze webpagina niet UVI, maar UVX]



Actuele Luftdaten-kaartvertoning:
klik op een gekleurde 6-hoek voor meer info
Of actuele OpenSense Map-kaartvertoning

Uit de 2 Fijnstof-meetsets met GP2Y10 en SDS011 vertonen diverse, ruwe meetwaarden een sterk fluctuerend gedrag.
Filtering in de achtergrond onderdrukt de pieken en dalen.
'Fijnstof'-Grafiek D2 hiernaast toont de gefilterde, onbegrensde Fijnstof-waarden en Vocht-waarden:
grafiek D20 bevat ook de gefilterde waarden uit de thermometers van de fijnstof-setup.

Commentaar bij deze en volgende grafieken:

De componenten in de 'fijnstof-plaatjes' zijn niet altijd 'enkel', maar zijn 'samengesteld'.

De grafieken D4a & D4b en D4c & D4d vatten online de info experimenteel samen over de afgelopen week en afgelopen maand, resp. over het afgelopen kwartaal en jaar.
Mijlpalen voor deze grafieken:
Start van de grafieken: 03 Maart 2018
Start metingen buitenshuis met SDS011: 12 Maart 2018
Start metingen buitenshuis met GP2Y10: 26 Maart 2018

Aanvullende beelden uit de SPS030-setup:
SPS030-grafieken uit Luftdaten.info
SHT031-grafieken uit Luftdaten.info

Mijlpalen voor deze grafieken m.b.t. mutaties & storingen:
02~28 December 2020, SDS011&BME280 uit i.v.m. Upgrade
Daarna meting zonder DHT22
Storing SDS011&BM280-metingen 24 Mei 2021 ~ 14 September 2021
Storing SDS011&BME280-metingen 07 Maart 2022 ~ 23 December 2022
Storing = Verlies SDS011&BME280-registratie zomer 2023
Inschakelen SPS030&SHT031 03 Oktober 2023

De Kwartaalgrafiek en Jaargrafiek worden pas interessant als de dataprocessing stabiel is geworden.

- de 'globale' breedband-meetset hangt het dichtst bij de straat op de muur. Afstand tot straatmidden ca. 15m.
Deze meetset is een samenstelling van een eenvoudige stofsensor met een Temp&RV&Baro-sensor, voor de fijnstof-waarden gericht op een algemene indicatie, direct bruikbaar binnen Domoticz.
Gebaseerd op een concept beschreven in Let'sControlIt.
Blijft experimenteel vanwege de beperkte nauwkeurigheid, de gebrekkige calibratie-mogelijkheid en vanwege het probleem van uitleg van de waarnemingen.

- de 'nauwkeuriger' 2-band-meetset is gemonteerd aan de schuur aan de tuinkant.
Afstand tot straatmidden ca. 30m, afgeschermd door de schuur, op een hoogte ca. 2,5m.
Deze meetset heeft hetzelfde sensoren-pakket als veel andere sets die deelnemen aan Luftdaten.info om een 'eerlijk' vergelijk van data mogelijk te maken met die andere sets.
Praktische uitvoeringsaspecten voor deze meetset worden o.a. beschreven op het HWA-Forum onder items Luchtmeting en Luftdaten-scripts

- de 'nauwkeurigste' 4-band-meetset komt aan een pergola in de achtertuin,
want dan vrijstaand en zo ver mogelijk van keukenafzuiging e.d..
Afstand tot straatmidden ca. 35m, afgeschermd door de schuur, op een hoogte van ca. 1,8m.
Deze meetset heeft eveneens een sensoren-pakket zoals veel andere sets die deelnemen aan Luftdaten.info om een 'eerlijk' vergelijk van data mogelijk te maken met die andere sets.

De 'globale' meetset met sensor type GP2Y10 geeft een ruwe, overkoepelende meting van het fijnstofgehalte.
De toegepaste sensor GP22Y10 is niet als meteo-sensor ontworpen, maar voor toepassing in een airco-opzet, en dat is aan alles te merken.
Als referentie-begeleider heeft deze fijnstof-sensor in de meetbehuizing een BME280-sensor met meting van Temperatuur, Vocht en Luchtdruk.
Qua prestaties zou een DHT22-sensor al passend zijn, maar die houdt het (volgens ervaring) buitenshuis niet lang uit.
Temperatuur- en luchtvochtigheidssensor DHT22:
Nauwkeurigheid Temperatuur: +/- 0,5 °C Rel.Vocht: +/- 2~5%
Temperatuur-, luchtvochtigheid- en druk-sensor BME280:
Nauwkeurigheid Temperatuur: +/- 0,5 °C Rel.Vocht: +/- 3% Luchtdruk: +/- 1hPa
De meetketen met GP2Y10 en BME280 is als volgt opgebouwd:

• Alle meetsensoren en andere componenten zitten in een beschermende, metalen behuizing (= sirenekast alarm-systeem)
• Een kleine ventilator op de achterwand van de behuizing zuigt de lucht door de GP2Y10 fijnstof-sensor en blaast de lucht af achter de behuizing, waardoor in de behuizing een onderdruk ontstaat
• De buitenlucht stroomt toe door de begaasde openingen van de behuizing aan voor- en zijkanten
  Die gaaswanden houden ongedierte buiten.
• De BME280-meetsensor voor temperatuur, vocht en luchtdruk zit onderin de behuizing, min of meer vooraan in de luchtstroom, zodat de andere electronica deze meting niet beïnvloedt
• Uitlezing van alle sensoren door een ESP8266/WEMOS-processor met ESPEasy
• Communicatie via WiFi naar de Domoticz-controller, waarvoor een antenne buiten aan de metalen behuizing zit.
• Het WEMOS-compatibele Powershield vereenvoudigt de voeding, want een simpele, ruwe laagspanningsvoeding voor 7VDC~24VDC met 'afwerking' in de behuizing.
  Eerst zat de ventilator aan de 'ruwe' spanning, met de gedachte daarmee het toerental te sturen.
  Achteraf blijkt dat een denkfout, want als de ventilatorvouding niet stabiel is, is ook de luchtstroom niet stabiel, en daarmee varieert ongewild de hoeveelheid stof die door de sensor stroomt:
  de ventilator wordt nu vanuit de stabiele 5VDC van het Powershield gevoed.

• 'Airconditioning' verbeteren = ontwikkelen van beheerste luchtstroming met verwarming & drogen rond/door de fijnstofstofsensor + BME280 + (gassensor + thermosensor LM35)
  Argument = invloed van temperatuur & vocht verminderen op de fijnstofmeting, de gasmeting én op de electronica
  [Bij toepassing van verwarming/droging moet dat wel op de website worden gemeld, omdat anders 'vreemde' T&H-waarden voor de toeschouwer]

De 'nauwkeuriger' meetset met sensor type SDS011 geeft een opgesplitste meting van het fijnstofgehalte, verdeeld naar deeltjesgrootten 2,5 micrometer en 10 micrometer.
Deze fijnstof-sensor heeft als directe begeleider in de meetbehuizing een BME280-sensor (sinds 16 mei 2019 toegevoegd),
terwijl een DHT22-sensor gekoppeld aan een andere processor bovenin de behuizing een ruwe, algemene meting van Temperatuur en Vocht uitvoert.
De meetketen met SDS011 en BME280&DHT22 is als volgt opgebouwd:

• Alle meetsensoren zitten in een beschermende, plastiek behuizing:
• 100mm ventilatiekoker => 'natuurlijke', vertikale luchtstroom,
  - met de boven-openingen afgeplakt met gaas tegen indringen van beestjes e.d.
  - met schorten/lamellen als bescherming tegen zoninstraling en tegen invloed van wind en neerslag
• Als extra elektronica-bescherming aparte montagedoosjes voor SDS011 en voor NMCU
• Als onderafsluiting een verloopstuk 100/80mm met een schijf met gaas bovenop de 80mm-opening
• De aansluitkabel en de aanzuigslang voor de SDS011-sensor lopen door de genoemde gaasschijf naar beneden naar buiten
• De genoemde slang komt uit een 'mengkamer/doorstroomcapsule' onderaan de behuizing.
  In die 'mengkamer/doorstroomcapsule' zit naast de slang-opening de T&H-sensor BME280, en onderin een verwarming.
  De onderkant van de mengkamer is een rooster tegen indringen van insecten e.d.
• De buitenlucht stroomt voor algemene ventilatie 'natuurlijk' toe aan de onderkant, en stroomt weg door de boven-openingen (eventueel geforceerd met de zongevoede ventilator, onafhankelijk van processorsturing.
• De kleine, geïntegreerde ventilator zuigt via de slang de 'meetlucht' gecontroleerd door de SDS011 fijnstof-sensor
• De DHT22-meetsensor zit als algemene monitor voor temperatuur en vocht bovenin de behuizing, boven de andere electronica, 'achteraan' in de luchtstroom door de behuizing.
  [De DHT22-sensor voor temperatuur en vocht zat eerst met opzet als 'hoofdsensor' onderin de behuizing, net boven de begaasde schijf, onder de andere electronica, 'vooraan' in de luchtstroom door de behuizing.
  De DHT22-sensor zou dan de 'ruwe' meetlucht meten, maar bleek daar te gevoelig voor indringend vocht en is voor die functie vervangen door de BME280-sensor.
  In de huidige toepassing kijkt de DHT22-sensor in de uitgaande luchtstroom als ruwe referentie voor omgevingslucht, niet voor de meetlucht.
  Door combinatie van de meetwaarden van DHT22 en BME280 wordt [t.z.t.] de verwarming aangestuurd in de mengkamer/doorstroomcapsule voor de meetlucht]
• De BME280-sensor voor temperatuur, vocht en luchtdruk hangt in de mengkamer/doorstroomcapsule bij de luchttoevoer naar de module met de SDS011-sensor, als 'T&H-hoofdsensor' in de luchtstroom naar die module.
  Argument = de T&H-meting wordt dan zo direct mogelijk gekoppeld aan de meetlucht die de fijnstofsensor binnenstroomt
  [De BME280-sensor voor temperatuur en vocht zat eerst met opzet als 'hoofdsensor' naast de SDS011 in de behuizing, net boven de begaasde schijf, onder de andere electronica, in de 'zij'-luchtstroom door de behuizing.
  De BME280-sensor zou dan de 'ruwe' doorstroomlucht meten, zonder invloed op/van de electronica.
  In de huidige toepassing kijkt de BME280-sensor als referentie-sensor heel gericht alleen naar de meetlucht voorin de luchtaanvoer]
• Uitlezing van de SDS011&BME280-sensoren door een ESP8266/NMCU-processor met Luftdaten-firmware.
• Communicatie via WiFi naar de mapserver van Luftdaten.info (= indirect naar RIVM en naar OpenSenseMap) en naar de lokale Domoticz-controller
• Voeding via de USB-kabel en NMCU voor SDS011 + BME280].

De ToDo/Werk-lijst is vooral gericht op de reductie van invloed van neven-effecten van vocht en temperatuur, zoals beschreven door RIVM.

1. Verplaatsing naar de achtertuin i.v.m. verbouwing bij de buren
   Ook nodig omdat de huidige positie in de afvoerluchtstroom van hun keuken blijkt te staan.
   Nieuwe ophanging maken & opnieuw opstellen - gerealiseerd -
2. Airconditioning1 = Invloed verminderen van zoninstraling, neerslag en condens op de inhoud van de behuizing =
   

   a. de behuizingbuitenkant met schorten/lamellen wit schilderen - Gerealiseerd -
   b. zongestuurde ventilator aanbrengen in een verloopstuk naar het kopdeel van de behuizing - Geplaatst, bekabeld & aangesloten -
   c. her-activatie van de DHT22-sensor voor T&H-luchtstroommeting door de behuizing - Bekabeling aangepast/ ESP8266 nog aansluiten -
   Argument = Minder invloed van doorstraling van de kokerwanden naar de sensoren ook door versterkte ventilatie door de behuizing
   [I.v.m. het ToDo-punt hierna (= verplaatsing BME280) beter om deze DHT22 niet meer via de NMCU te interfacen, maar via een extra/aparte ESP8266]
   [Bijkomend argument voor die opzet is dat een storing van een gekoppelde DHT22 ook een blokkade van de NMCU veroorzaakt]
   

3. Airconditioning2 = Invloed verminderen van temperatuur en vocht op de 'meetlucht' =
   

   a. In de bovengenoemde mengkamer/doorstroomcapsule vóór de BME280-sensor een verwarming plaatsen
   - Mengkamer met verwarmingsfolie & BME280 is gemonteerd -
   Deze verwarming wordt gevoed vanuit de extra/aparte ESP8266
   - Bekabeling gerealiseerd/ ESP8266 nog aansluiten/ Software installeren -
   Argument = Lucht van constante(re) temperatuur verbetert de fijnstofmeting.
   Keuze maken of continu wordt bijgewarmd, of dat wordt geschakeld op T&H-combinatie.
   Constante vochtigheid is ook te wensen, maar is moeilijk realiseerbaar.
   - Eerst het aspect oplossen welke T&H naar Luftdaten nodig is, voordat verwarming wordt ingeschakeld -
   RIVM corrigeert de meetwaarden a.h.v. gerapporteerde temperatuur&vocht.
   M.b.t. de verwarming in de doorstroomcapsule is zeker de BME280-sensor vooraan in de meetluchtstroom een vereiste geworden,
   t.b.v. doormelding van de BME280-meetwaarden naar Luftdaten&RIVM.
   Met verwarming kan de T&H-melding op de websites van Luftdate/RIVM verwarrend worden voor de toeschouwer (want bij inschakelen van de verwarming niet langer buitenlucht-waarden voor temperatuur & vocht).
   Nu niet mogelijk dit aspect aan te geven bij Luftdaten/RIVM:
   door lokale uitlezing op eigen website kan wel een vermelding of/dat/hoe verwarming/droging wordt toegepast.]
   b. De behuizing verlengen om de mengkamer met zijn bedrading te beschermen tegen neerslag (= stukje 80mm-pijp inschuiven)

4. Besturing van Airconditioning 1&2

   1. De ventilator bovenin de behuizing wordt autonoom aangestuurd door onafhankelijke zonvoeding
   => luchtstroom is in verhouding tot zonkracht
   2. De aansturing van de verwarming zal baseren op de uitlezing van de BME280-sensor, de DHT22-sensor en de buitenlucht-T&H uit het meteo-systeem:
   2a. vergelijken tussen gewenste temperatuur en de buitentemperatuur => beslissing OF verwarming nodig is
   2b. vergelijken tussen gewenste T&H en de T&H uit de BME280-sensor => gewenste PWM-instelling
   2c. monitoren met de DHT22-sensor hoe de lucht binnen de behuizing zich gedraagt, en vergelijken met 2a.
   2d. eerst met Domoticz via de ESP8266 het bovenstaande uitproberen, later autonome, gesloten regeling met de ESP8266

Waarom geen besturing voor de ventilatie & verwarming door de NMCU?
De NMCU heeft een standaardpakket-firmware van Luftdaten.org, waarin die extra besturing niet past.
Uit ervaring is ook gebleken dat zo'n secondaire functie beter geen electronische interface kan hebben met de primaire keten,
ter vermijding van interactie die tot blokkade kan leiden.
Een extra ESP8266 met DHT22, PWM-interface of Relais-sturing, Ventilator-besturing, enz. wordt een apart/gescheiden pakketje, aldanniet gekoppeld aan Domoticz.

De 'nauwkeurigste' meetset met sensor type SPS030 heeft als directe begeleider in de meetbehuizing een T&H-sensor van type SHT31.
De SPS030-sensor geeft een nog verder opgesplitste meting van het fijnstofgehalte dan de SDS011,
met ook meer info in de data-uitvoer, terwijl de SHT31 nauwkeuriger en robuuster is dan de BME280:

• Fijnstof-sensor SPS030
  • PM (= Particle Matter) PM1, PM2,5, PM4, PM10 - Stofdeeltjesmassa, verdeeld naar deeltjesgrootte uitgedrukt in micrometer.
    Getal PMx = y betekent voor deeltjesgrootte x een gemeten deeltjesmassa y in microgram/m³.
  • NC (= Number Concentration) - waardes geven de gemeten hoeveelheid deeltjes per cm³) per deeltjesgrootte
    (bijv. NC2.5 37#/cm³ = 37 deeltjes PM2.5 per cm³).
  • TPS (= Typical Particle Size) - Gemiddelde grootte van de deeltjes van de meting, uitgedrukt in micrometer.
    De typische deeltjesgrootte (TPS) geeft een indicatie van de gemiddelde deeltjesdiameter in de monster aerosol.
    Dit komt overeen met het gewogen gemiddelde van het aantal concentratie aerosols gemeten met een optische deeltjesgroottemeter.
• Temperatuur- en luchtvochtigheidssensor SHT3x:
  Nauwkeurigheid Temperatuur: +/- 0,3 °C Rel.Vocht: +/- 2%

• De meetsensoren en de NMCU zitten kant&klaar samengebouwd als artikel FS02 van Weerhuisje in een beschermend, plastiek sensorhutje van fabrikaat TFA:
• Als secondaire omhulling een ophanging van dat sensorhutje binnen een vertikale 125mm koker
  => ervaring bij de meteo-sensoren heeft geleerd dat de TFA-behuizing beperkte afscherming geeft en bijv. merkbaar verhit bij zon-belichting
  => gedempte, 'natuurlijke', vertikale luchtstroom om de TFA-behuizing voor toevoer naar de SPS030
• Bovenkant en onderkant van de koker zijn afgesloten met een afneembaar deksel:
  - bovenop het bovendeksel een afscherming tegen inregenen in vorm van een plantenschotel als paraplu/parasol
  - in onderdeksel en bovendeksel is een doorstroomopening, afgeschermd met gaas tegen indringen van beestjes e.d.
  - met schorten/lamellen als bescherming van de behuizing tegen secondaire zoninstraling en tegen invloed van wind en neerslag
• De omhullende pijp heeft schoorsteenwerking:
  - buitenlucht stroomt 'natuurlijk' toe aan de onderkant,
  - uitstroom door de boven-opening (daar eventueel geforceerd afgezogen met een onafhankelijk zongevoede ventilator)
• Uitlezing van de SPS030&SHT31-sensoren door een ESP8266/NMCU-processor met Luftdaten-firmware.
• Na Testen Communicatie via WiFi naar de mapserver van Luftdaten.info (= indirect naar RIVM en naar OpenSenseMap) en naar de lokale Domoticz-controller
• Voeding via de USB-kabel en NMCU voor SPS030+SHT31].
• In het onderste deel van de koker is ruimte gereserveerd voor eventuele plaatsing van een verwarmingsfolie.
  Een bijbehorende thermo-sensor zal eventueel weer bovenin de behuizing worden geplaatst.
  Bij het bovendeksel van de koker is de zongevoede ventilator aan de binnenkant geplaatst, onafhankelijk van processorsturing
  [dan is geen doorvoer van bedrading nodig door het deksel]
  Evenals bij de SDS011-configuratie geldt dat de verwarming door een aparte/gescheiden ESP8266 geregeld zal gaan worden, omdat de NMCU geen faciliteiten kan bieden, en omdat electronische interactie ongewenst is.
  Als verbetering t.o.v. de SDS011-configuratie is hier al bij voorbaat ruimte gepland bovenin de behuizing voor een T&H-sensor,
  en onderin de behuizing voor plaatsing van de benodigde ESP8622_in_montagedoos met verwarmingselement.
  Alle voeding invoeren via het deksel aan de onderkant van de behuizing.

1. Eerst de bovenstaande opzet installeren op de geplande locatie - gerealiseerd -.
2. Koppelen aan Luftdaten - gerealiseerd -.
3. Data verwerken in grafieken e.d. voor de eigen website.
4. Verwarmingsopzet uitwerken.

Copyright © 2013-2023 T4S
Samenvatting voor Rechten & Verantwoordelijkheden / Summary for Rights & Liabilities