🌡️ ระบบตรวจวัดคุณภาพอากาศด้วย Raspberry Pi 4
วัด PM2.5, PM10 และ CO2 แบบเรียลไทม์
การตรวจวัดคุณภาพอากาศเป็นเรื่องสำคัญในยุคปัจจุบัน เนื่องจากมลพิษทางอากาศส่งผลกระทบต่อสุขภาพของเราโดยตรง โครงการนี้จะแนะนำวิธีสร้างระบบตรวจวัดคุณภาพอากาศด้วย Raspberry Pi 4 ที่สามารถวัดค่า PM2.5, PM10 และ CO2 ได้แบบเรียลไทม์ พร้อมแสดงผลผ่าน Web Dashboard และบันทึกข้อมูลเพื่อวิเคราะห์แนวโน้มในระยะยาว
🔬 ภาพรวมโครงการ
โครงการนี้เป็นระบบตรวจวัดคุณภาพอากาศที่ใช้ Raspberry Pi 4 เป็นตัวประมวลผลหลัก โดยเชื่อมต่อกับเซนเซอร์วัดฝุ่น PM2.5/PM10 และเซนเซอร์วัดระดับ CO2 ระบบสามารถทำงานแบบ standalone หรือเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตเพื่อส่งข้อมูลไปยัง Cloud Platform ได้ ข้อมูลที่วัดได้จะถูกบันทึกและแสดงผลผ่าน Web Interface ที่ออกแบบมาให้ดูง่ายและเข้าใจได้ทันที เหมาะสำหรับติดตั้งในบ้าน สำนักงาน โรงเรียน หรือสถานที่ต่างๆ ที่ต้องการตรวจสอบคุณภาพอากาศ
🎯 วัตถุประสงค์และประโยชน์
-
🌫️ ตรวจวัด PM2.5 และ PM10: วัดระดับฝุ่นละอองขนาดเล็กที่เป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคต่างๆ
-
💨 วัดระดับ CO2: ตรวจสอบความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพอากาศภายในห้องและประสิทธิภาพในการทำงาน
-
📊 แสดงผลแบบเรียลไทม์: แสดงค่าที่วัดได้ทันทีผ่าน LCD หรือ Web Dashboard พร้อมกราฟแสดงแนวโน้ม
-
💾 บันทึกข้อมูลและวิเคราะห์: เก็บบันทึกข้อมูลเพื่อวิเคราะห์รูปแบบและแนวโน้มของคุณภาพอากาศในช่วงเวลาต่างๆ
🛠️ อุปกรณ์ที่ใช้ในโครงการ
-
🖥️ Raspberry Pi 4 Model B: Single-board computer ที่มีประสิทธิภาพสูง RAM 2GB ขึ้นไป เหมาะสำหรับ IoT และการประมวลผลข้อมูล
-
🌬️ เซนเซอร์ PM2.5/PM10 (PMS5003): เซนเซอร์วัดฝุ่นละอองที่มีความแม่นยำสูง สามารถวัดอนุภาคขนาด 0.3-10 ไมโครเมตร
-
💨 เซนเซอร์ CO2 (MH-Z19B): เซนเซอร์วัดคาร์บอนไดออกไซด์ แบบ NDIR ที่ให้ผลลัพธ์แม่นยำและเสถียร
-
📺 จอ LCD หรือเชื่อมต่อ Web Dashboard: สำหรับแสดงผลข้อมูลที่วัดได้ สามารถเลือกใช้จอ LCD 16x2, OLED หรือแสดงผลผ่านเว็บบราวเซอร์
-
🔌 อุปกรณ์เสริม: สาย USB, MicroSD Card (16GB ขึ้นไป), เคสสำหรับ Raspberry Pi, Adapter 5V 3A, สายจัมเปอร์และ Breadboard
⚙️ ขั้นตอนการติดตั้งและเชื่อมต่อ
การติดตั้งระบบเริ่มจากการเชื่อมต่อเซนเซอร์ PMS5003 เข้ากับ GPIO pins ของ Raspberry Pi โดยใช้ UART communication (TX, RX) และเซนเซอร์ MH-Z19B เชื่อมต่อผ่าน Serial Port อีกชุดหนึ่ง จากนั้นติดตั้ง Raspberry Pi OS (Raspbian) และตั้งค่า Serial Port ให้พร้อมใช้งาน ติดตั้ง Python libraries ที่จำเป็น เช่น pyserial สำหรับการสื่อสารกับเซนเซอร์ และ Flask สำหรับสร้าง Web Dashboard การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ควรทำอย่างระมัดระวัง โดยตรวจสอบแรงดันไฟและพินการเชื่อมต่อให้ถูกต้องก่อนเปิดเครื่อง
💻 การเขียนโค้ด Python
โค้ดที่ใช้เขียนด้วยภาษา Python โดยแบ่งออกเป็นหลายส่วน ได้แก่ (1) โค้ดสำหรับอ่านค่าจากเซนเซอร์ PMS5003 ผ่าน Serial Port และแปลงข้อมูล byte เป็นค่า PM2.5 และ PM10 (2) โค้ดสำหรับอ่านค่า CO2 จากเซนเซอร์ MH-Z19B โดยส่งคำสั่งตามโปรโตคอลของเซนเซอร์ (3) โค้ดสำหรับบันทึกข้อมูลลงในฐานข้อมูล SQLite หรือ CSV file พร้อม timestamp (4) โค้ดสำหรับสร้าง Web Server ด้วย Flask เพื่อแสดงผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ผ่าน HTML/JavaScript และ (5) โค้ดสำหรับส่งข้อมูลไปยัง Cloud Platform เช่น ThingSpeak หรือ Google Sheets โค้ดทั้งหมดออกแบบให้ทำงานแบบ multi-threading เพื่อให้สามารถอ่านค่าจากเซนเซอร์และให้บริการ Web พร้อมกันได้
📊 การแสดงผลข้อมูล
ข้อมูลที่วัดได้สามารถแสดงผลได้หลายรูปแบบ เช่น (1) จอ LCD ขนาด 16x2 หรือจอ OLED แสดงค่าตัวเลขแบบง่ายๆ (2) Web Dashboard ที่สวยงามและใช้งานง่าย สามารถเข้าถึงผ่านบราวเซอร์จากอุปกรณ์ต่างๆ โดยแสดงค่าปัจจุบัน กราฟแนวโน้ม และสถานะคุณภาพอากาศ (Good, Moderate, Unhealthy) (3) Mobile Application ที่เชื่อมต่อผ่าน API (4) การแจ้งเตือนผ่าน Line Notify หรือ Email เมื่อค่าเกินมาตรฐาน การออกแบบ UI ควรใช้สีสันที่บอกสถานะได้ชัดเจน เช่น สีเขียวสำหรับคุณภาพอากาศดี สีเหลืองสำหรับปานกลาง สีแดงสำหรับแย่
🌐 การเชื่อมต่อ IoT และ Cloud
ระบบสามารถเชื่อมต่อกับแพลตฟอร์ม IoT ต่างๆ เพื่อเก็บข้อมูลและวิเคราะห์ เช่น (1) ThingSpeak - แพลตฟอร์มฟรีที่รองรับการส่งข้อมูลและสร้างกราฟอัตโนมัติ (2) Blynk - สร้าง Mobile Dashboard ได้ง่ายผ่าน Drag & Drop (3) Google Sheets - เก็บข้อมูลในรูปแบบ Spreadsheet เพื่อวิเคราะห์ด้วย Excel หรือ Google Data Studio (4) MQTT Broker - สำหรับการสื่อสารแบบ real-time กับอุปกรณ์อื่นๆ (5) Home Assistant - สำหรับผู้ที่ต้องการผสานเข้ากับระบบ Smart Home การเชื่อมต่อเหล่านี้ทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลจากทุกที่ทุกเวลา และนำข้อมูลไปประมวลผลหรือเชื่อมต่อกับระบบอื่นๆ ได้
✨ ข้อดีของระบบ
-
💰 ราคาประหยัด: ต้นทุนรวมประมาณ 3,000-5,000 บาท ถูกกว่าเครื่องวัดคุณภาพอากาศในท้องตลาดหลายเท่า
-
🔧 ปรับแต่งได้ง่าย: สามารถเพิ่มเซนเซอร์ใหม่ๆ หรือปรับเปลี่ยนฟีเจอร์ตามความต้องการได้
-
🌐 เชื่อมต่อ IoT ได้: ส่งข้อมูลไปยัง Cloud และเข้าถึงได้จากทุกที่ผ่านอินเทอร์เน็ต
-
📖 Open Source: ใช้เทคโนโลยีแบบ Open Source มี Community ใหญ่คอยช่วยเหลือและแบ่งปันความรู้
🏠 การประยุกต์ใช้งาน
-
🏡 บ้านและสำนักงาน: ตรวจสอบคุณภาพอากาศในพื้นที่อยู่อาศัยและพื้นที่ทำงาน เพื่อสุขภาพที่ดีของคนในครอบครัวและพนักงาน
-
🎓 โรงเรียนและห้องเรียน: ติดตั้งในห้องเรียนเพื่อให้นักเรียนเรียนรู้ในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศสะอาด ส่งเสริมการเรียนรู้ที่ดีขึ้น
-
🏭 โรงงานอุตสาหกรรม: ตรวจสอบคุณภาพอากาศในพื้นที่ทำงานเพื่อความปลอดภัยของพนักงานและปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยในการทำงาน
ระบบตรวจวัดคุณภาพอากาศด้วย Raspberry Pi 4 เป็นโครงการที่น่าสนใจและมีประโยชน์ในการดูแลสุขภาพและสภาพแวดล้อมของเรา ด้วยต้นทุนที่ไม่สูงมาก แต่ได้ระบบที่มีประสิทธิภาพและสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการ โครงการนี้เหมาะสำหรับผู้ที่สนใจเทคโนโลยี IoT และต้องการสร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานจริงในชีวิตประจำวัน นอกจากนี้ยังเป็นโครงการที่ดีสำหรับการเรียนรู้เกี่ยวกับ Raspberry Pi, Python Programming, Sensor Integration และ Web Development ในคราวเดียว
🛒 สนใจอุปกรณ์ Raspberry Pi และเซนเซอร์?
ช้อปที่ Globalbyteshop 💙
