NL7559KW7: Luchtkwaliteit

Luchtkwaliteit

Meting van Fijnstof en Gassen

Meteo is niet alleen temperatuur, vocht, wind, druk en licht, maar betreft ook 'secondaire' aspecten zoals fijnstof en gas-opbouw, samen te vatten onder de term Luchtkwaliteit.

Deze webpagina gericht op de 'secondaire'aspecten is deels experimenteel en groeit mee met de ontwikkeling & test van de apparaten & software.

Gedreven door 'overleg over de grens' is de engelse versie van de webpagina's meestal de voorloper t.o.v. de nederlandse versie.

De basis is aanwezig, nu testen, en daarnaast uitbreiden:
- primair is de ToDo-lijst voor onderzoek/realisatie van diverse aspecten.
- secondair wordt voor de gasmeting gezocht naar een kwalitatief aanvaardbare, eenvoudig bedienbare, en redelijk betaalbare invulling voor lokale NO₂&O₃-meting.
Als voorlopige 'plaatshouder' voor een 'gas'-invulling een proefballon met o.a. een eerste meet-implementatie, aangevuld met info uit AQICN, verwachtingen uit MeteoBlue, VentusSky, Copernicus & RIVM en Ozon-info uit Darksky.
Bij de software vragen algemeen de data-synchronisatie en de grafiekgeneratie verbetering.

Actuele status/ bijzonderheden:

Deze webpagina bevat

Verwachtingen van MeteoBlue en VentuSky: Fijnstof & Gassen
Actuele, lokale uitlezing: Fijnstof-waarden PM2.5 en PM10
Afgeleide informatie

Systeem-opbouw

Waarom lokaal fijnstofmeten?
Beschrijving van de meetopstelling

Actuele uitlezing: Fijnstof-waarden PM2.5 en PM10

De 2 klokjes tonen de laatstgemeten fijnstof-waarden uit de lokale SDS011-sensor op een schaal van 0 tot 200 µg/m³.

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

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.

24Uur-grafieken

De 24uur-grafieken op deze webpagina vatten metingen samen in een lopend venster met periodieke, online update, gesplitst naar een algemeen meteo-plaatje en naar 2 'fijnstof'-plaatjes.
De breuken in de fijnstofgrafieken en in de gasgrafieken worden veelal veroorzaakt door modificaties en experimenten.

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 vertonen diverse 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'.

Langetermijn-grafieken

De grafieken hieronder geven bijbehorende beelden met online update over langere termijn.
Bedenk daarbij dat de grafieken gemiddelde waarden tonen over een periode:
de middelingsperiode is steeds langer voor weekoverzicht, voor maandoverzicht en voor jaaroverzicht!
Gevolg is dat je per overzicht andere waarden kunt zien voor laatst, min. en max.
Vertoning van Stofwaarden is begrensd tot 100 ug/m³.

Grafiek D3 toont alleen fijnstof-waarden, samengesteld in Domoticz & RRDTool
Mijlpalen voor deze grafiek:
Start metingen: 1 Februari 2018
Start metingen buitenshuis met SDS011:
12 Maart 2018
Start metingen buitenshuis met GP2Y10:
26 Maart 2018
Alternatieve beelden:
SDS011-grafieken uit Luftdaten.info
DHT22-grafieken uit Luftdaten.info
BME280-grafieken uit Luftdaten.info

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

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

Waarom lokaal fijnstofmeten?

Luchtkwaliteit wordt bepaald op basis van de meetwaarden voor gassen en voor fijnstof, waarvan fijnstof het meest kritisch lijkt.
Per land wordt de Air Quality Index nog enigszins verschillend bekeken.
Het Nederlandse nationale luchtmeetnet geeft een globaal overzicht & voorspelling, buiten de Randstad niet goed dekkend.
Zoals bij ieder meteo-verschijnsel kan lokaal ook voor luchtkwaliteit heel sterke afwijking optreden.
Daarom voor een lokale, ruwe bepaling een eigen Fijnstof-meetopstelling gebouwd als verlengstuk van het Meteo-systeem:
geen pretentie van hoge kwaliteit & hoge nauwkeurigheid, want dat vraagt andere budgetten .....
Dat budget-aspect is een handicap voor de private toepassing van gas-sensoren voor bijv. NO2, omdat voor een DHZ-opzet eenvoudige, betaalbare & effectieve sensoren nog niet beschikbaar zijn.
Sommige lokale projecten gaan nu al dieper in de materie, maar voor mijzelf daarom bewust besloten om aan te sluiten bij een project dat wijd verspreid is:
Luftdaten.info met raakvlak naar RIVM via Samenmeten_Dataportaal, en verbonden met OpenSenseMap

Opbouw van de fijnstofmeetopstelling

Voor een 'lokaal' zicht op deze materie zijn 2 Meetsets voor fijnstofmeting opgesteld aan de zijkant van de garage, allebei op ca. 2,5m~3m hoogte:
- de 'globale' 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' meetset is gemonteerd achterin aan de tuinkant, onderaan de meetmast van het meteo-systeem.
Afstand tot straatmidden ca. 25m en afstand tot de muur/dakrand ca. 1m.
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 'globale' meetset met sensor type GP2Y10 geeft een ruwe, overkoepelende meting van het fijnstofgehalte.
Deze fijnstof-sensor heeft als directe begeleider in de meetbehuizing een BME280-sensor met meting van Temperatuur, Vocht en Luchtdruk.

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 de 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 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 fan wordt nu vanuit de stabiele 5VDC van het Powershield gevoed.

ToDo-lijst voor de 'Globale' meetset:

'Airconditioning' verbeteren = ontwikkelen van beheerste luchtstroming met verwarming & drogen rond/door de fijnstofstofsensor + gassensor + BME280
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.
Deze fijnstof-sensor heeft als directe begeleider in de meetbehuizing een DHT22-sensor met ruwe meting van Temperatuur en Vocht, en ook een BME280-sensor (sinds 16 mei 2019 toegevoegd) voor betere meting van Temperatuur, Vocht en Luchtdruk.

De meetketen met SDS011 en DHT22&BME280 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 buitenlucht stroomt voor ventilatie toe aan de onderkant, en stroomt 'natuurlijk' weg door de boven-openingen
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' lucht meten, maar bleek daar te gevoelig voor indringend vocht en is voor die functie vervangen door de BME280-sensor.
De huidige toepassing kijkt vooruit naar een aspect op de ToDo-lijst]
De BME280-sensor voor temperatuur, vocht en luchtdruk hangt opzij van de module met de SDS011-sensor, als 'hoofdsensor' in de luchtstroom langs die module.
Uitlezing van alle sensoren door een ESP8266/NMCU-processor.
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 voor schakelingen + SDS011-ventilator.

ToDo-lijst voor de 'Betere' meetset:

Airconditioning1
Invloed van zoninstraling, neerslag en condens verminderen =
1. de behuizingbuitenkant met schorten/lamellen wit schilderen
2. zongestuurde ventilator aanbrengen in het kopdeel van de behuizing
3. her-activatie van de DHT22-sensor in die luchtstroom is een nevenfunctie voor melding van de temperatuur & vocht in de behuizing.
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]
BME280-sensor verplaatsen
De BME280-sensor meet nu de luchtstroom door de behuizing, niet de luchtstroom naar de SDS011-sensor.
Voor directe meting de BME280-sensor verplaatsen naar een doorstroomcapsule in de aanvoerslang van de SDS011-sensor
Argument = de T&H-meting wordt dan direct gekoppeld aan de lucht die de fijnstofsensor binnenstroomt
[De metingen van DHT22-sensor en BME280-sensor kunnen dan verschillen.]
Airconditioning2
In de bovengenoemde capsule vóór de BME280-sensor een verwarming plaatsen.
Deze verwarming wordt via PWM-sturing proportioneel gevoed vanuit de extra/aparte ESP8266, primair gebaseerd op de metingen van de BME280-sensor en secondair op metingen van de DHT22-sensor.
Argument = Lucht van constante temperatuur verbetert de fijnstofmeting.
[Constante vochtigheid is ook te wensen, maar is moeilijk realiseerbaar.
De BME280-sensor in de meetluchtstroom is dan een vereiste geworden inclusief doormelding van de meetwaarden naar RIVM vanwege de vochtcorrectie door RIVM.
Op gekoppelde websites dan vermelding nodig dat/hoe verwarming/droging wordt toegepast, anders is de T&H-melding op de websites verwarrend voor de toeschouwer.]
Waarom geen voedingsbesturing voor de ventilatie & verwarming door de NMCU?
De NMCU heeft een standaardpakket-firmware van Luftdaten.org, waarin die extra besturing niet past.

Terug naar de websectie voor Meteo
De websectie voor Experimenten begint hier
Sitemap/ Jumplist voor deze website, incl. links to english versions of pages

Copyright © 2013-2020 T4S
Het copyright voor informatie die beschikbaar komt cq. gekomen via externe links (ook zonder bronvermelding), berust bij de originele auteur, dus gebruik van die informatie heeft mogelijk beperkingen.