Luchtkwaliteit - Gas-componenten

Dit is een webpagina in 'Probeer'&Testversie m.b.t. Gas-info i.v.m. Luchtkwaliteit!!!!!
Meer een discussie van concepten en van eerste experimenten dan een beschrijving van voltooide realisatie.
At-workDeze webpagina (en zijn annexen) is experimenteel en groeit mee met de ontwikkeling & test van de apparaten & software.

Deze webpagina bevat


Gas-meting

Voor Luchtkwaliteit spelen Fijnstof en Gassen een samenhangende rol.
Op grondniveau tellen bij de gassen vooral NO2 en O3.
Lokale meting van NO2-gehalte is een primair vereiste, waarbij wisselwerking met O3-gehalte en met andere luchtkarakteristieken zoals temperatuur en vocht onderkend wordt.
Nog veel onzekerheden t.a.v. een praktische configuratie.
Op weg naar een configuratie die, én effectief is, én eenvoudig in te stellen en te onderhouden, én betaalbaar, lijkt een stapsgewijze aanpak zoals voor fijnstof realistisch: Bovenstaande gassensoren zijn al door RIVM geëvalueerd, en worden op diverse fronten al ingezet.
Zo'n aanpak heeft een aantal belangrijke aspecten:
  1. de ervaring voor outdoor gasmeting is nog vrij beperkt voor Citizen Science, en met de experimentele basis-configuratie
  2. ook de 'betere' configuratie moet zich nog verder ontwikkelen, want
Conclusie: tijd benodigd voor ervaring & uitontwikkelen .......

Totdat een kwalitatief redelijke meetopstelling is ontwikkeld en opgesteld, zal voor sommige aspecten gewerkt moeten worden met plaatshouders en 'data van elders', zoals uit het Copernicus Atmosphere Monitoring System.
Bijv. de huidige, online Ozon-informatie afkomstig van DarkSky/NASA in deze pagina is alleen geldig voor de hogere luchtlagen (~stratosfeer),
met betekenis in relatie met demping in die luchtlagen van UV-straling uit het heelal.
TEMISUV-straling beinvloedt wel indirect de luchtkwaliteit op grondniveau, maar heeft daar meer betrekking op andere leef-aspecten dan gas.
Ook positief, zoals bijv. de vorming van Vitamine-D.
Vanwege de lokale effecten en de samenhang met andere lucht-elementen is daarom uiteindelijk ook voor O3-bepaling op grond-niveau een lokaal meetstation vereist.
Informatie van RIVM baseert ook op schattingen, ondersteund door slechts enkele meetpunten.
De dichtstbijzijnde RIVM-meetpunten met continue gas-info zijn in Eibergen en in Hellendoorn met in heel Overijssel nog 4 stations die NO2 over langere termijn meten met zgn. Palmes-buisjes:
ruim onvoldoende voor een sluitend actueel, lokaal/regionaal beeld!

Actuele status/ bijzonderheden:

Top pagina Top rubriek volgende rubriek


Actuele uitlezing voor Gas-elementen

Het klokje voor de Ozon-info uit DarkSky heeft een schaal van 0 tot 600 Dobson Units.
De klokjes voor lokale gas-meetsensoren krijgen een schaal van 0 tot 300 µg/m3, met bijbehorende kleuring
Tot de komst van eenvoudige, lokale calibratie met vertaling naar µg/m3 zullen de ADC-signalen uit de sensoren worden vertoond binnen dezelfde schaal:
in eerste versie op deze pagina voor meting van CO, NH3 en NO2 uit gassensor MiCS6814.
Met de gekozen instellingen voor ADS1115 geldt: 1 schaaldeel = 1 mV uit de gassensor.

Ozon-info (stratosfeer) van DarkSky [= berekende Dobson Units] CO-info uit lokale grondmeting [= ruwe waarde uit ADC] NO2-info uit lokale grondmeting [= ruwe waarde uit ADC] NH3-info uit lokale grondmeting [= ruwe waarde uit ADC]

De Classificatie-indeling voor Luchtkwaliteit is voor gassen opgezet volgens de tabel hieronder.
Voor O3 en NO2 zal worden afgeleid uit de RIVM-tabel voor Luchtkwaliteitsindex
De Ozon-info van DarkSky en van NASA is een aanduiding van de dikte van de ozonlaag die de aarde beschermt, niet een lokale, atmosferische O3-meting met aanduiding van gas-gehalte in µg/m3.
Bij afwezigheid van lokale O3-metingen is voor ozon-gehalte de info van Darksky (aangegeven in Dobson Units = DU) heel ruw (omgekeerd) vertaald uit de kaartkleuring van NASA,
met op deze webpagina 'groen' voor de hoogste ozon-concentratie (=> max. UV-demping) en 'rood' voor de laagste ozon-concentratie (=> min. UV-demping, bijv. in het zgn. ozon-gat).
De Classificatie-indeling voor de ADC-signalen is een arbitraire defaultkeuze, totdat meer ervaring of informatie is verkregen:
- voor CO leunend op de O3-info in de RIVM-tabel en
- voor NO2&NH3 leunend op de NO2-info in de RIVM-tabel.

Kwaliteit = Kleur Goed = Groen Matig = Blanco Onvoldoende = Geel Slecht = Rood
Ozon [DU] 600 ~ 450 450 ~ 350 350 ~ 200 200 ~ 0
O3 [µg/m3] /
ADC_CO [Units]
0 ~ 40 40 ~ 100 100 ~ 180 > 180
NO2 [µg/m3] /
ADC_NH3_NO2 [Units]
0 ~ 30 /
0 ~ 60
30 ~ 75 /
60 ~ 150
75 ~ 125 /
150 ~ 250
> 125 /
> 250

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

Top pagina Top rubriek volgende rubriek


24Uur-grafieken

De 24uur-grafieken op deze pagina zijn experimentele samenvattingen van de metingen in een lopend venster met periodieke, online update.

Graph1_Gas24hrDe grafieken G1A en G1B vertonen:
# Temperature, Humidity en Pressure = echte meetwaarden bepaald bij de fijnstof-sensoren.
- Temperatures, Humidity en Levels zijn 'as-is'
- Pressure is het luchtdrukverschil t.o.v. 1000hPa
# Gas1 = meting door MiCS6814 voor 3 gas typen
+ meting door LM35 voor 1 gas/lucht temperatuur
# Gas2 = meting aangenomen door 'gepiekte' sensoren
voor 2 gas-segmenten zoals van Alphasense,
maar voorlopig constanten als 'plaatshouders'.
Deze 'plaatshouders' dienen nu als referentielijnen in de grafiek.

Graph2_Gas24hrIn Grafiek G1A een eerste aanzet:
# Gas1-implementatie = uitlezing van data uit de ADC van ESP8266_GP2Y10:
- Gas1-levels: onbewerkte meetwaarden met ca. 1mV/Schaaldeel
- Gas1Temperature is een vertaling van de ADC-meetwaarde naar graden Celsius.

In Grafiek G1B een ruwe vertaling voor de gassen van de ADC-waarden naar µg/m3
kijkend naar RIVM NO2-uurvoorspelling
# Gas1-implementatie = gaslevel-vertaling =>
1 Schaaldeel ~ 0,15 µg/m3 voor NO2 en NH3
1 Schaaldeel ~ (voorzet) 1 µg/m3 voor CO

Graph_Dust24hrVoor vergelijk de fijnstof-grafiek over dezelfde 24 uur.











Top pagina

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

Top pagina Top rubriek Top volgende rubriek


Langetermijn-grafieken

Invulling voor gas-elementen pas nadat de 24Uur-grafieken in orde zijn en gecalibreerd.

Top pagina Top rubriek Top volgende rubriek


Waarom lokaal meten van gas-elementen van luchtkwaliteit?

Zoals bij ieder meteo-verschijnsel kan lokaal ook voor het gas-aandeel van luchtkwaliteit heel sterke afwijking optreden t.o.v. andere gebieden:
een regionale voorspelling die niet gebaseerd is op een meting dichtbij heeft daarom beperkte geldigheid.
Dat is reden om voor een lokale, ruwe bepaling een eigen Fijnstof-meetopstelling gebouwd als verlengstuk van het Meteo-systeem met intentie van uitbouw voor meting van gassen:
geen pretentie van hoge kwaliteit & hoge nauwkeurigheid, want dat vraagt andere configuraties en budgetten .....
Dat aspect is een handicap voor de private toepassing van gas-sensoren voor NO2 & O3, omdat voor een DHZ-opzet eenvoudige, betaalbare én 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, hopend dat zij spoedig 'burger'-gasmeting in hun database & overzichten opnemen.

Top pagina Top rubriek volgende rubriek


Opbouw van de meetopstelling

De opbouw van de 'simpele' Fijnstofmeetset met sensor type GP2Y10 laat in de behuizing en m.b.t. de processor voldoende & geschikte ruimte voor aansluiting van een SGS-Gassensor plus bijbehorende ADC via een I2C-interface.
Als eerste opzet daarom een Gas-sensor MiCS6814 met ADC ADS1115 aangesloten op de aanwezige configuratie van ESP8266 + fijnstofsensor GP2Y10 + meteosensor BME280.
De gassensor met zijn bijbehorende, eenvoudige thermosensor LM35 is vrij opgesteld in de behuizing vóór de fijnstofsensor:
geen bescherming tegen temperatuur, vocht en stof van de langsstromende buitenlucht.
de LM35 thermo-sensor zit heel dicht bovenop de gassensor aangesloten op hetzelfde PCB, voor zo goed mogelijke 'meting ter plaatse'.
Het analoge signal van de LM35-sensor wordt uitgelezen via dezelfde ADC ADS1115.
Een eerste schaal-correctie e.d. kan worden uitgevoerd in de ESP8266-processor:
vervolg van de dataverwerking in Domoticz, incl. data-overdracht naar applicaties.
Deze engelstalige beschrijving geeft iets meer details.

De 'nauwkeuriger' Fijnstofmeetset met sensor type SDS011 heeft binnen de huidige behuizing en naast de processor onvoldoende ruimte voor toevoegen en voor aansluiting van bijv. de genoemde Alphasense-Gassensoren plus bijbehorende Interfaces met ADC:
het vraagt nader onderzoek welke opbouw voor een aanpalende gasmeting-annex wel praktisch mogelijk is.
Een optie is om de ventilatiekoker te verlengen, en in het verlengstuk de extra sensoren + electronica onder te brengen.
Daarbij lijkt een functionele gasmeet-opbouw zoals met de MiCS6814 wel toepasbaar:

Zou de firmware van de huidige NMCU-processor die de SDS011 bedient, kunnen worden aangepast voor deze klus incl. een koppeling naar de database enz. van Luftdaten.org geďntegreerd in de huidige opzet van Luftdaten.org, dan lijkt dat op systeem-niveau een oplossing in de richting van een 'standaard' verspreiding & toepassing via Citizen Science.

Dit vraagt een vervolg-aanpak.

Top pagina Top rubriek


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


startpagina
Copyright © 2013-2020 T4S
Het copyright en gebruiksrecht 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.