โดรนตรวจจับฝุ่นละอองในอากาศด้วย Arduino
ความเป็นมาของโครงการ
ปัจจุบันปัญหาฝุ่นละอองเป็นพิษในพื้นที่กรุงเทพมหานครและปริมณฑล หลายคนอาจเข้าใจผิดคิดว่าท้องฟ้าสีหม่นในยามเช้าแผ่ปกคลุมไปด้วยหมอกควัน แต่ในความเป็นจริงแล้ว นั่นคือ มลพิษทางอากาศที่สูงเกินกว่าค่ามาตรฐานฝุ่นละออง PM 2.5 เป็นฝุ่นที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ไม่มีกลิ่น ขนาดเล็กมาก ฝุ่นขนาด 2.5 ไมครอน พบว่าร้อยละ 80 จะประกอบด้วยฝุ่นขนาด 1.0 ไมครอนและ 0.1 ไมครอนที่เรียกว่าฝุ่นจิ๋ว สามารถแทงทะลุถุงลมปอดเข้าไปในเส้นเลือดที่ไปเลี้ยงหัวใจและสมองและมีผลกระทบต่อร่างกาย คือฝุ่นขนาดเล็กดังกล่าวเป็นสาเหตุของการเกิดโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD) หรือโรคที่ทำให้เกิดความผิดปกติของทางเดินหายใจอย่างช้า ๆ กระตุ้นให้คนที่มีโรคระบบทางเดินหายใจเรื้อรังเกิดอาการกำเริบ เช่น โรคจมูกอักเสบภูมิแพ้ โรคหอบหืด และโรคถุงลมโป่งพอง กระตุ้นให้คนที่มีโรคระบบหัวใจและหลอดเลือดเรื้อรังเกิดอาการกำเริบ โดยเฉพาะโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด สำหรับผลระยะยาวจะทำให้การทำงานของปอดถดถอย อาจเกิดโรคถุงลมโป่งพองได้แม้จะไม่สูบบุหรี่ก็ตาม และเพิ่มโอกาสทำให้เกิดมะเร็งปอดได้ด้วย
ด้วยเหตุผลดังกล่าวทางกลุ่มจึงคิดค้นเครื่องตรวจจับปริมาณฝุ่นขึ้นมาเพื่อที่จะได้ทราบว่าปริมาณฝุ่น ณ ขณะนั้น มีความหนาแน่นในปริมาณใดและส่งผลให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพและเสี่ยงการเกิดโรค และหาวิธีการแก้ไขได้และหลีกเลี่ยงจากจุดเสี่ยงได้ทัน
วัตถุประสงค์และเป้าหมาย
- ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดโรคร้ายต่าง ๆ
- ให้ความรู้เกี่ยวกับฝุ่นละอองต่าง ๆที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
- เพื่อใช้เป็นแนวทางในการป้องกันการเกิดโรค
รายละเอียดของการพัฒนา
- ฝุ่นละออง
ฝุ่น PM 2.5คือฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน (PM2.5) เป็นฝุ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2.5 ไมครอน เกิดจากการเผาไหม้ทั้งจากยานพาหนะ การเผาวัสดุการเกษตร ไฟป่า และกระบวนการอุตสาหกรรม และฝุ่น PM 10 คือ ฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน (PM10) เป็นฝุ่นที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 10 ไมครอน เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง การเผาในที่โล่ง กระบวนการอุตสาหกรรม การบด การโม่ หรือการทําให้เป็นผงจากการก่อสร้าง โดยฝุ่น PM 2.5 เป็นมลพิษฝุ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 1 ใน 25 ส่วนของเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์ กล่าวคือ เล็กจนสามารถเล็ดลอดขนจมูกเข้าสู่ร่างกายได้ และมีขนาดเพียงครึ่งหนึ่งของขนาดเม็ดเลือด (5 ไมครอน) ดังนั้นฝุ่นพิษจึงสามารถเข้าสู่เส้นเลือดฝอยและกระจายไปตามอวัยวะได้ ฝุ่นมีลักษณะที่ขรุขระคล้ายสำลี ฝุ่นเป็นพาหะนำสารอื่นเข้ามาด้วย เช่น แคดเมียม ปรอท โลหะหนัก ไฮโดรคาร์บอน และสารก่อมะเร็งจำนวนมากฝุ่นขนาดใหญ่จะตกลงสู่พื้นตามแรงดึงดูดของโลก แต่ฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เกิน10ไมครอน (PM10) และฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เกิน2.5ไมครอน (PM2.5) จะสามารถลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานและปะปนกับมลพิษอื่นในอากาศ หากปะทะเข้าจมูกหรือปาก ฝุ่นละอองขนาดใหญ่กว่านี้บางส่วนถูกขับออกมาเป็นเสมหะและสามารถแพร่กระจายเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจ ถุงลมในปอด และผ่านเข้าสู่กระแสเลือดไปยังอวัยวะต่าง ๆ เพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นโรคเรื้อรังและมะเร็งหากสะสมอยู่ในอวัยวะใดนาน ๆ ได้แก่ โรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง โรคหลอดเลือดในสมอง โรคหัวใจขาดเลือด โรคมะเร็งปอด และโรคติดเชื้อเฉียบพลันระบบหายใจส่วนล่าง ก่อให้เกิดการตายก่อนวัยอันควรในประเทศไทย ประมาณ 50,000 รายต่อปี ด้วยเหตุผลดังกล่าวจึงได้ทำการคิดค้นระบบที่สามารถลดความเสี่ยงของโรคร้ายต่าง ๆได้
รูปที่ 1 ภาพเปรียบเทียบขนาดของฝุ่นละออง PM 2.5 (วงกลมสีฟ้า)
กับขนาดของฝุ่นละออง PM10(วงกลมสีขาว), เส้นผม, เม็ดทราย
โดยค่าดัชนีคุณภาพอากาศของประเทศไทยแบ่งเป็น 5 ระดับ คือ ตั้งแต่ 0 ถึง 201 ขึ้นไป ซึ่งแต่ละระดับจะใช้สีเป็นสัญลักษณ์เปรียบเทียบระดับของผลกระทบต่อสุขภาพอนามัยโดยดัชนีคุณภาพอากาศ 100 จะมีค่าเทียบเท่ามาตรฐานคุณภาพอากาศในบรรยากาศโดยทั่วไป หากดัชนีคุณภาพอากาศมีค่าสูงเกินกว่า 100 แสดงว่าค่าความเข้มข้นของมลพิษทางอากาศมีค่าเกินมาตรฐานและคุณภาพอากาศในวันนั้นจะเริ่มมีผลกระทบต่อสุขภาพอนามัยของประชาชน
| AQI | ความหมาย | สีที่ใช้ | ข้อความแจ้งเตือน |
| 0-25 | คุณภาพอากาศดีมาก | ฟ้า | คุณภาพอากาศดีมาก เหมาะสำหรบกิจกรรมกลางแจ้งและการท่องเที่ยว |
| 26-50 | คุณภาพอากาศดี | เขียว | คุณภาพอากาศดี สามารถทำกิจกรรมกลางแจ้งและการท่องเที่ยวได้ตามปกติ |
| 51-100 | ปานกลาง | เหลือง | ประชาชนทั่วไป : สามารถทำกิจกรรมกลางแจ้งได้ตามปกติ ผู้ที่ต้องดูแลสุขภาพเป็นพิเศษ : หากมีอาการเบื้องต้น เช่น ไอ หายใจลำบาก ระคายเคืองตา ควรลดระยะเวลาการทำกิจกรรมกลางแจ้ง |
| 101-200 | เริ่มมีผลกระทบต่อสุขภาพ | ส้ม | ประชาชนทั่วไป : ควรเฝ้าระวังสุขภาพ ถ้ามีอาการเบื้องต้น เช่น ไอ หายใจลำบาก ระคายเคืองตา ควรลดระยะเวลาการทำกิจกรรมกลางแจ้ง หรือใช้อุปกรณ์ป้องกันตนเองหากมีความจำเป็น ผู้ที่ต้องดูแลสุขภาพเป็นพิเศษ : ควรลดระยะเวลาการทำกิจกรรมกลางแจ้ง หรือใช้อุปกรณ์ป้องกันตนเองหากมีความจำเป็น ถ้ามีอาการทางสุขภาพ เช่น ไอ หายใจลำบาก ตาอักเสบ แน่นหน้าอก ปวดศีรษะ หัวใจเต้นไม่เป็นปกติ คลื่นไส้ อ่อนเพลีย ควรปรึกษาแพทย์ |
| 201 ขึ้นไป | มีผลกระทบต่อสุขภาพ | แดง | ทุกคนควรหลีกเลี่ยงกิจกรรมกลางแจ้งทุกชนิด หลีกเลี่ยงพื้นที่ที่มีมลพิษทางอากาศสูง หรือใช้อุปกรณ์ป้องกันตนเองหากมีความจำเป็น หากมีอาการทางสุขภาพควรปรึกษาแพทย์ |
ตารางแสดงเกณฑ์ของดัชนีคุณภาพอากาศของประเทศไทย
เทคโนโลยีที่ใช้
- Dust sensor
Plan tower PM2.5 Dust Sensor – PMS7003 เป็นโมดูลตรวจวัดความเข้มข้นของอนุภาคแบบดิจิตอลโดยใช้หลักการการกระเจิงด้วยเลเซอร์ สามารถรวบรวมและคำนวณจำนวนอนุภาคแขวนลอยได้ต่อเนื่องในปริมาตรอากาศที่แตกต่างกันต่อหน่วยปริมาตร นั่นคือการกระจายความเข้มข้นของอนุภาคแล้วแปลงเป็นความเข้มข้นของมวล
หลักการทำงานของตัวตรวจจับ ใช้หลักการของการกระเจิงของเลเซอร์หมายความว่าแสงเลเซอร์จะถูกยิงไปบนอนุภาคของฝุ่นละอองในอากาศและเกิดการกระเจิง ส่วนผลลัพธ์หรือเอาต์พุตที่ได้คือมวลต่อหน่วยปริมาตรของอนุภาคและจำนวนของอนุภาคซึ่งจำนวนอนุภาคต่อปริมาตร 0.1 ลิตร ความเข้มข้นของมวลในหน่วยไมโครกรัม / ลูกบาศก์เมตร เอาต์พุตแบ่งออกเป็นเอาต์พุตแบบActive และเอาต์พุตแบบ Passive
หลังจากจ่ายไฟเข้าแล้ว เซ็นเซอร์จะใช้โฮสต์เพื่อส่งข้อมูลการทำงานในช่วงเวลา 200 ~ 800ms ยิ่งความเข้มข้นของอนุภาคในอากาศสูงขึ้นเท่าใดช่วงเวลาจะยิ่งสั้นลง และเอาต์พุตที่ Active แบ่งออกเป็นสองโหมดคือ Smooth และ Fast เมื่อความเข้มข้นของอนุภาคในอากาศมีขนาดเล็ก เซ็นเซอร์จะเป็นโหมด Smooth ข้อมูลจะถูกส่งออกสามครั้งทุก 2 วินาที โดยประมาณ และเมื่อความเข้มข้นของอนุภาคในอากาศมีปริมาณมาก เซ็นเซอร์จะสลับไปที่โหมด Fast โดยอัตโนมัติ และส่งค่าทุก 200 ~ 800ms
2. Pin Adapter for PMS7003
Adapter IDC10 1,27 มม. ใช้กับเซ็นเซอร์ฝุ่นเลเซอร์ PMS7003 ถึง 2,54 มม. ช่วยในการเชื่อมต่อระหว่างเซ็นเซอร์กับบอร์ด (Arduino, STM32 เป็นต้น) โดย Adapter PIN สามารถเชื่อมต่อกับ PMS7003 ได้เพื่อช่วยประหยัดทั้งเวลาและวัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ เนื่องจากขั้วของ Adapter ต่อพอดีกับเอาต์พุตของเซ็นเซอร์
3. จอแสดงผล LCD
Liquid Crystal Display เป็นจอที่ทำมาจากผลึกคริสตัลเหลว หลักการคือด้านหลังจอจะมีไฟส่องสว่าง หรือที่เรียกว่า Backlight อยู่ เมื่อมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปกระตุ้นที่ผลึก ก็จะทำให้ผลึกโปร่งแสง ทำให้แสงที่มาจากไฟ Backlight แสดงขึ้นมาบนหน้าจอ ส่วนอื่นที่โดนผลึกปิดกั้นไว้ จะมีสีที่แตกต่างกันตามสีของผลึกคริสตัล เช่น สีเขียว หรือ สีฟ้า ทำให้เมื่อมองไปที่จอก็จะพบกับตัวหนังสือสีขาว แล้วพบกับพื้นหลังสีต่าง ๆกัน Character LCD เป็นจอที่แสดงผลเป็นตัวอักษรตามช่องแบบตายตัว เช่น จอ LCD ขนาด 20×4 หมายถึงใน 1 แถว มีตัวอักษรใส่ได้ 20 ตัว และมีทั้งหมด 4 บรรทัดให้ใช้งาน
4. Microcontroller Board
Arduino UNO R3 เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรเลอร์ตระกูล AVR ที่มีการพัฒนาแบบ Open Sourceคือมีการเปิดเผยข้อมูลทั้งด้าน Hardware และ Software ตัว บอร์ด Arduino ถูกออกแบบมาให้ใช้งานได้ง่าย ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นศึกษา ทั้งนี้ผู้ใช้งานยังสามารถดัดแปลง เพิ่มเติม พัฒนาต่อยอดทั้งตัวบอร์ด หรือโปรแกรมต่อได้
5. โดรน FPV (ฟังก์ชันเสริม)
FPV คือมุมมองรอบข้างของผู้ใช้งาน จะมองผ่านกล้องบน อุปกรณ์ต่าง ๆ เช่นกล้องบนรถยนต์ กล้องบนเครื่องบิน (Drone) กล้องบนรถบังคับ เป็นต้น โดยในตัวลำของโดรนประกอบไปด้วยส่วนต่าง ๆ
6. SP RACING F3
บอร์ด SP RACING F3 คือบอร์ดที่นำชิพที่มีความเร็วมากขึ้น มาใช้ประมวลผลในบอร์ด รวมไปถึงการตอบโจทย์ที่หลากหลาย ความเสถียรที่มากกว่า จึงทำให้ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ เร็ว แรง เสถียร บอร์ดนี้ควบคุมเสมือนเป็น CPU ของคอมพิวเตอร์เป็นหัวใจหลักของความเร็วในการสั่งการโดรนของนักแข่งโดยบอร์ดควบคุมจะมีด้วยกันหลากหลายขึ้นอยู่กับความสามารถของตัวบอร์ดความเร็วชิพที่นำมาใช้นั่นเอง ในขณะเดียวกันการทำงานของบอร์ดนักบินจะต้องทำการเซ็ตค่าผ่านโปรแกรมที่สามารถเสียบสาย USB ต่อเชื่อมกับคอมพิวเตอร์ได้และกำหนดค่าต่าง ๆตามความต้องการ
ESC SPEED CONTROL คือตัวควบคุมการสั่งการมอเตอร์ในการจ่ายกระแสไฟให้กับมอร์เตอร์นั่นเองโดยจะรับคำสั่งจากบอร์ดควบคุมและถูกสั่งมาที่สปีดเพื่อจ่ายไฟในปริมาณตามความต้องการ เพื่อให้เกิดการหมุนในรอบที่เราต้องการนั่นเองโดยสปีดทุกตัวจะมีความต้านทานไฟที่แตกต่างกันออกไปเช่นสปีด 20a ก็จะต้านทานในการจ่ายกระแสไฟไม่เกิน 20a ซึ่งหากมากกว่านั้นอาจจะทำให้ไหม้ก็เป็นได้โดยเราจะต้องมีการคำนวนการกินกระแสไฟจากมอร์เตอร์รอบที่หมุนและรวมไปถึงการใช้งานของใบว่ามีการกินกระแสเท่าใด
เนื้อเรื่องย่อ (Story Board)
ฝุ่นละออง PM 2.5 เป็นฝุ่นที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ไม่มีกลิ่น ขนาดเล็กมาก สามารถผ่านเข้าไปในร่างกายเราลึกได้ถึงถุงลมปอด บางส่วนสามารถเล็ดรอดผ่านผนังถุงลมเข้าเส้นเลือดฝอยล่องลอยอยู่ในกระแสเลือด และกระจายตัวแทรกซึมไปทั่วร่างกาย ความน่ากลัวของฝุ่นนี้ คือ กระตุ้นให้เกิดสารอนุมูลอิสระ ลดระบบแอนตี้ออกซิแดนท์ รบกวนสมดุลต่าง ๆ ของร่างกาย และกระตุ้นยีนที่เกี่ยวข้องกับการหลั่งสารอักเสบ ซึ่งมีอันตรายต่อเนื้อเยื่อในร่างกายของเรามาก แล้วส่งผลกระทบต่าง ๆ ตามมา ดังนี้ กระตุ้นให้คนที่มีโรคระบบทางเดินหายใจเรื้อรังเกิดอาการกำเริบ เช่น โรคจมูกอักเสบภูมิแพ้ โรคหอบหืด และโรคถุงลมโป่งพอง กระตุ้นให้คนที่มีโรคระบบหัวใจและหลอดเลือดเรื้อรังเกิดอาการกำเริบ โดยเฉพาะโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดสำหรับผลระยะยาวจะทำให้การทำงานของปอดถดถอย อาจเกิดโรคถุงลมโป่งพองได้แม้จะไม่สูบบุหรี่ก็ตาม และเพิ่มโอกาสทำให้เกิดมะเร็งปอด สาเหตุของการเกิดฝุ่นละอองมีหลายปัจจัย เช่น โรงผลิตไฟฟ้า ควันท่อไอเสียจากรถยนต์ การเผาไม้ทำลายป่า เผาขยะ รวมถึงควันบุหรี่ ซึ่งปกติแล้วกิจกรรมต่าง ๆ ที่คนเราทำทุกวันก็ส่งผลให้เกิดฝุ่นละอองใหม่ๆ เพิ่มขึ้นอยู่แล้ว แต่แหล่งต้นตอสำคัญของ PM2.5 ในบรรยากาศ คือ การเผาไหม้เชื้อเพลิงธรรมชาติที่ไม่สมบูรณ์ และฝุ่นจากการก่อสร้าง ตัวเมืองที่มีตึกสูงรายล้อมเหมือน “ กรุงเทพ ” จะมีลักษณะคล้ายๆ แอ่งกระทะ เกิดการสะสมของเจ้าฝุ่นได้ง่าย ซึ่งปกติฝุ่นเหล่านี้จะลอยขึ้นไปในอากาศ ถูกลมพัดฟุ้งกระจายไป แต่ถ้าวันไหนที่อากาศนิ่ง ไม่ค่อยมีลมพัด ฝุ่นละอองจะไม่ฟุ้งกระจาย ส่งผลให้ระดับความเข้มของฝุ่นในพื้นที่นั้น ๆ สูงมากขึ้นจนกลายเป็นระดับที่อันตรายต่อสุขภาพ และฝุ่น JavaScript: void(null); มักวนเวียนอยู่มากในช่วงกลางคืน แต่จะค่อยๆ จางหายไปเมื่อพระอาทิตย์ขึ้นส่องสว่างในยามเช้า และคำว่า PM ย่อมาจาก Particulate Matters เป็นคำเรียกค่ามาตรฐานของฝุ่นละอองขนาดเล็กที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพซึ่งมีอยู่ด้วยกัน 2 ชนิด ได้แก่ PM 10 และ PM 2.5 ส่วนตัวเลข 2.5 นั้นมาจากหน่วย 2.5 ไมครอนหรือไมโครเมตร ฝุ่นละออง PM2.5 เป็นอนุภาคขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยน้อยกว่า 2.5 ไมโครเมตร แขวนลอยอยู่ในอากาศรวมกับไอน้ำ ควัน และก๊าซต่าง ๆ ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าถึงจะเป็นเพียงฝุ่นละอองขนาดเล็กมาก แต่เมื่อมาแผ่อยู่รวมกันจะกินพื้นที่ในอากาศมหาศาล ล่องลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศปริมาณสูง เกิดเป็นหมอกควันอย่างที่เราเห็นกัน ฝุ่นละออง PM2.5 ถือเป็นมลพิษต่อสุขภาพของมนุษย์ตามที่องค์การอนามัยโลกให้ความสำคัญและออกมาแจ้งเตือนให้ทราบ เพราะเป็นฝุ่นที่มีขนาดเล็กมาก เส้นผมที่ว่ามีขนาดเล็กแล้ว เจ้า PM2.5 ยังเล็กกว่าเส้นผมถึง 20 เท่า ทำให้เล็ดลอดผ่านขนจมูกเข้าสู่ปอด และหลอดเลือดได้ง่าย ส่งผลเสียต่อร่างกายในระยะยาว
จากตารางข้างต้น จะเห็นได้ชัดว่ามาตรฐานของประเทศไทยอนุญาตให้ผู้ปล่อยมลพิษสามารถปล่อยมลพิษได้ในปริมาณค่าเฉลี่ยที่มากกว่าข้อกำหนดขององค์การอนามัยโลก ซึ่งเป็นสิ่งที่เอื้อให้กับผู้ปล่อยมลพิษมากกว่าการคุ้มครองสิทธิและชีวิตของประชาชนและแม้ว่าประเทศไทยจะกำหนดเพดานการปล่อยมลพิษไว้ระดับสูงกว่ามาตรฐานขององค์การอนามัยโลกกำหนดเพื่อให้ผู้ปล่อยมลพิษสามารถปล่อยได้มากขึ้น แต่หลายปีที่ผ่านมาค่าเฉลี่ยรายปีของฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เกิน2.5 ไมครอน(PM2.5) ก็ยังสูงเกินมาตรฐานของประเทศไทยเช่นกัน โดยปกติแล้วสภาพอากาศในช่วงฤดูฝนจะมีอากาศดีกว่าช่วงฤดูอื่นของปี เนื่องจากฝนช่วยชะล้างมลพิษและเรามักจะพบกับมลพิษทางอากาศสูงในช่วงต้นปีและปลายปี ด้วยสาเหตุหลักคือ การคมนาคมขนส่ง การเผาในที่โล่ง การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานฟอสซิล และภาคอุตสาหกรรม
ด้วยเหตุผลดังกล่าวจึงได้ทำการคิดค้นระบบที่สามารถลดความเสี่ยงของการเกิดโรคโดยระบบที่คิดค้นขึ้นมานั้นเป็นระบบการวัดปริมาณฝุ่นละอองในอากาศว่าสภาพอากาศและฝุ่น ณ ปัจจุบันเป็นอย่างไร เพื่อจะได้ทำการหลีกเลี่ยงจุดเสี่ยง ณ บริเวณนั้น ๆ เพื่อลดความเสี่ยงในการเกิดโรคและป้องกันอันตรายจากฝุ่นได้
เครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนาทั้ง Hardware, อุปกรณ์ที่ใช้ และ Software
อุปกรณ์ Hardware ที่ใช้
- Arduino UNO R3 ใช้ในการเก็บบันทึกข้อมูลหรือคำสั่งจาก code
2. Dust Sensor PMS7003 เป็น Sensor จับฝุ่นโดยใช้วิธีการกระเจิงแสงและวัดความหนาแน่นของฝุ่นโดยข้างในตัว Sensor จะมีพัดลมดูดอากาศเข้าไปในและเมื่อแสงเจอกับฝุ่นที่ดูดเข้าไปจะเกิดการกระเจิงของแสงและสามารถวัดค่าความหนาแน่นของฝุ่นได้
3. จอแสดงผล LCD 20×4 จอแสดงผลทำหน้าที่แสดงผล แบบRael Time แสดงค่าของฝุ่นขึ้นบนจอ LCD
4. Pin ใช้ในการเชื่อมต่อสายไฟจากบอร์ดไปหา Sensor และอื่นๆ
5. โดรน FPV ใช้ในการสำรวจในจุดที่เราไม่สามารถเข้าไปได้ โดยจะทำการสำรวจได้โดยการใช้โดรนบินสำรวจบริเวณที่ต้องการ โดยจะนำ Sensorตรวจวัดปริมาณฝุ่น ติดกับโดรนสำรวจ
Softwareที่ใช้
โดย Software ที่ใช้ในการพัฒนา คือ โปรแกรม Arduino IDE
โดยเริ่มทำการเขียน Code คำสั่งให้ Sensor ทำงาน
หลังจากการเขียน Code เสร็จแล้วทำการตรวจสอบ Code ว่าเกิดการผิดพลาดตรงไหน โดยการ เช็คได้จากการกด Verify เมื่อทำงานเช็ค Code เสร็จแล้ว ขั้นตอนต่อไปกด Upload ลงบอร์ด
สำคัญ ก่อนการอัพโหลด Code คำสั่ง ต้องทำการเช็คบอร์ดและไลบารี่ และเลือก Port โดนตัวอย่างข้างต้น คือใช้บอร์ด Arduino UNO R3 และเลือกใช้ Port COM3
การต่อวงจรของ Arduino และ Sensors พร้อมคำอธิบาย
การต่อวงจร Arduino PMS7003 Arduino LCD
VCC 5V A4 SDA
GND GND A5 SCL
RX TX 5V VCC
TX RX GND GND
Flowchart ภาพรวมทั้งหมดของโครงงาน
Flowchart แต่ละส่วนพร้อมอธิบาย Source Code ที่พัฒนาให้ตรงกัน
Source Code
#include <PMS.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 4); // ขนาดของจอ
PMS pms(Serial);
PMS::DATA data;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
lcd.begin();
lcd.backlight();
}
void loop()
{
if (pms.read(data))
{
Serial.print(“PM 1.0 (ug/m3): “);
Serial.println(data.PM_AE_UG_1_0); //ปริมาณความหนาแน่นของฝุ่นมีหน่วยเป็นไมโครกรัม/ลูกบากศ์เมตร
Serial.print(“PM 2.5 (ug/m3): “);
Serial.println(data.PM_AE_UG_2_5);
Serial.print(“PM 10.0 (ug/m3): “);
Serial.println(data.PM_AE_UG_10_0);
Serial.println();
lcd.setCursor(0,0); // การแสดงผลอกจอLCD
lcd.print(“Dust Density”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“PM 1.0 (ug/m3): “);
lcd.print(data.PM_AE_UG_1_0);
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(“PM 2.5 (ug/m3): “);
lcd.print(data.PM_AE_UG_2_5);
lcd.setCursor(0,3);
lcd.print(“PM 10.0 (ug/m3): “);
lcd.print(data.PM_AE_UG_10_0);
delay(1000);
}
}
ขอบเขตและข้อจำกัดของโปรแกรมที่พัฒนา
สำหรับโครงงานนี้มีขอบเขตโดยแบ่งการทำงานออกเป็น 2 ส่วน คือ
- ส่วนตรวจจับปริมาณฝุ่นละออง
1.1 สามารถแสดงปริมาณความหนาแน่นของฝุ่นละออง
1.2 สามารถแสดงผลของฝุ่นละอองแบบ Real Time ที่กล่อง Sensor
- ส่วนของการแสดงผล
- การแสดงปริมาณของฝุ่นละออง
- การแสดงขนาดของฝุ่นละออง
ผลของการทดสอบโปรแกรม ให้ใส่รูปแสดงการทำงานของชิ้นงาน และตารางผลการทดลอง
วิธีการทดลอง
ให้ทำการจุดธูปและจุดบุหรี่เพื่อทดสอบการทำงานของ Dust Sensor
โดยวิธีการทดลอง คือ 1 ) จุดธูป / บุหรี่ และนำไปอยู่ใกล้ๆกับ Dust Sensor
2 ) จดบันทึกค่าที่ได้จากจอแสดงผล
ตารางที่ 1 บันทึกค่าที่วัดได้ของ Dust Sensor ผ่านจอ LCD (ปริมาณฝุ่นในอากาศ ณ ปัจจุบัน)
| ปริมาณของฝุ่นในอากาศ (ปัจจุบัน) | |||||
| PM 1.0 | PM 2.5 | PM 10 | |||
| 42 | (µg/m3) | 45 | (µg/m3) | 50 | (µg/m3) |
ตารางที่ 2 บันทึกค่าที่ได้หลังจากจุด ธูป/บุหรี่
| ควันบุหรี่ | ควันธูป | ||||
| PM 1.0 | PM 2.5 | PM 10 | PM 1.0 | PM 2.5 | PM 10 |
| 973 | 975 | 1000 | 263 | 294 | 413 |
| (µg/m3) | |||||
สรุปผลการทดลอง
จากการทดลองพบว่าควันบุหรี่และควันธูปเป็นส่วนหนึ่งที่ส่งผลให้เกิดปริมาณฝุ่นที่หนาแน่นในอากาศ ทำให้อากาศของประเทศไทยวิกฤติเป็นอย่างมาก แต่ทว่า ควันบุหรี่และควันธูปเป็นเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้นที่ทำให้เกิดฝุ่น แต่ฝุ่นของประเทศไทยในช่วงวิกฤตินั้นที่เกิดขึ้น มีสาเหตุปัจจัยมากจากหลายๆอย่าง ทั้งควันเสียจากโรงงานต่าง ๆ ฝุ่นที่เกิดจากการก่อสร้าง ท่อไอเสียรถยนต์ และอื่น ๆ
แหล่งที่มาอ้างอิง (Reference)
[1] @ 2018 HonestDocs. 1 กุมภาพันธ์ 2562. รู้จักฝุ่นพิษ PM 2.5 ที่มากับมลภาวะ. [Online].
แหล่งที่เข้าถึง : https://www.honestdocs.co/pm-2-5-environmental-nano-pollutants (09 มีนาคม 2562).
[2] แก๊งปิศาจฝุ่นพิษ. 5 ตุลาคม 2559. ฝุ่นพิษ PM2.5 ทำไมใครก็ว่าร้าย. [Online].
แหล่งที่เข้าถึง : http://www.greenpeace.org/seasia/th/news/blog1/pm25/blog/57660 (13 มีนาคม 2562).
[3] แก๊งปิศาจฝุ่นพิษ. 7 ตุลาคม 2559. ค่าเฉลี่ย PM 2.5 ในการคำนวณดัชนีคุณภาพ. [Online].
แหล่งที่เข้าถึง : https://www.greenpeace.org/thailand/ 2106/why-aqi-pm25 (13 เมษายน 2562).
