Performance analysis of air monitoring system using 433 MHz LoRa module

• Autorzy: Mohamad Mas Haslinda , Rahim Muhammad Khairul Naim Bin Abdul , Baharudin Elfarizanis , Mohamed Yunus Mawarni

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.03.39

Warianty tytułu

PL

Analiza wydajności systemu monitorowania powietrza z wykorzystaniem modułu LoRa 433 MHz

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The escalating air pollution issue has garnered significant public attention in recent years. This pervasive environmental challenge exerts a profound negative impact on living organisms and the ecosystem, posing a substantial threat to human health. Moreover, the existing works in air monitoring systems have a limited range and inability to identify specific pollutants. This issue can be solved by developing a real-time air quality monitoring system using the Internet of Things (IoT) and Long Range (LoRa) wireless technologies. This work addresses these issues through gas sensors and remote data collection. The system has been equipped with notification of AQI levels and types of gasses detected via email and the ThingSpeak platform. This work uses a series of gas sensors, MQ135, MQ7, MQ9 and Honeywell gas sensors, to measure the level of harmful gas such as ammonia, carbon monoxide gas, LPG gas, API, and dust particles. The data from the gas sensors is transmitted via LoRa, controlled by Arduino Nano and NodeMCU ESP8266 Wi-Fi module. Findings demonstrate that the proposed air monitoring system detected a higher AQI concentration, 185 ppm, at the Melaka Sentral parking area during peak hours. This reading is classified as unhealthy conditions for health.

PL

Eskalacja problemu zanieczyszczenia powietrza przyciągnęła w ostatnich latach znaczną uwagę opinii publicznej. To wszechobecne wyzwanie środowiskowe wywiera głęboki negatywny wpływ na żywe organizmy i ekosystem, stwarzając poważne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Ponadto dotychczasowe prace w systemach monitoringu powietrza mają ograniczony zasięg i brak możliwości identyfikacji konkretnych zanieczyszczeń. Problem ten można rozwiązać, opracowując system monitorowania jakości powietrza w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem technologii bezprzewodowych Internet of Things (IoT) i Long Range (LoRa). Ta praca rozwiązuje te problemy za pomocą czujników gazu i zdalnego gromadzenia danych. System został wyposażony w powiadamianie o poziomach AQI i rodzajach wykrytych gazów za pośrednictwem poczty elektronicznej oraz platformy ThingSpeak. W tej pracy wykorzystano serię czujników gazu, MQ135, MQ7, MQ9 i czujniki gazu Honeywell, do pomiaru poziomu szkodliwych gazów, takich jak amoniak, gazowy tlenek węgla, gaz LPG, API i cząstki pyłu. Dane z czujników gazu są przesyłane przez LoRa, sterowane przez Arduino Nano i moduł Wi-Fi NodeMCU ESP8266. Wyniki pokazują, że proponowany system monitorowania powietrza wykrył wyższe stężenie AQI, 185 ppm, na parkingu Melaka Sentral w godzinach szczytu. Odczyt ten jest klasyfikowany jako stan niezdrowy dla zdrowia.

Słowa kluczowe

EN

air quality index; air monitoring; internet of things; loT; LoRa

PL

indeks jakości powietrza; monitoring powietrza; Internet rzeczy; loT; LoRa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 3
• Strony: 223--227
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mohamad Mas Haslinda

• Centre for Telecommunication Research and Innovation (CeTRI), Fakulti Kejuruteraan Elektronik dan Kejuruteraan Komputer, Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Hang Tuah Jaya, 76100 Durian Tunggal, Melaka, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-2122-9213

autor

Rahim Muhammad Khairul Naim Bin Abdul

• Media City Development Sdn Bhd, Angkasapuri, Mediacity RTM, Bukit Putra, 59200 Kuala Lumpur

• https://orcid.org/0009-0003-6352-424X

autor

Baharudin Elfarizanis

• Department of Communication Engineering, Faculty Electrical and Electronic,Universiti Tun Hussien Onn Malaysia 86400 Parit Raja, Batu Pahat, Johor, Malaysia

autor

Mohamed Yunus Mawarni

• Centre for Telecommunication Research and Innovation (CeTRI), Fakulti Kejuruteraan Elektronik dan Kejuruteraan Komputer, Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Hang Tuah Jaya, 76100 Durian Tunggal, Melaka, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-6905-5072

Bibliografia

• [1] M. A. Maruf, “The Effect of Movement Control Order During Covid19 Pandemic on Air Quality and Gas Emissions: A Review,” JURNAL KESEHATAN LINGKUNGAN, vol. 12, no. 1si, pp. 51–59, Sep. 2020, doi: 10.20473/JKL.V12I1SI.2020.51- 59
• [2] G. Klimiashvili, C. Tapparello, and W. Heinzelman, “LoRa vs. WiFi Ad Hoc: A Performance Analysis and Comparison,” 2020 International Conference on Computing, Networking and Communications, ICNC 2020, pp. 654–660, Feb. 2020, doi: 10.1109/ICNC47757.2020.9049724.
• [3] Kumbalkar, G., et al., IoT Based Whether Reporting with Air and Sound Pollution Monitoring System, International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology 10 (2022), 372-375.
• [4] YUSOP, Azdiana, et al. "Development and Evaluation of Dual Axis Solar Tracking System with IoT Data Monitoring." Przeglad Elektrotechniczny 99.1 (2023), 28-32.
• [5] SULAIMAN, Siti Fatimah, et al. "IoT-based monitoring system for hydroponics." Przeglad Elektrotechniczny 2023.8 (2023), 135-140.
• [6] Simo, Attila, et al.,Technical solution for a real-time air quality monitoring system, International journal of computers communications & control 15.4 (2020).
• [7] Desai, N.S. and Alex, J.S.T., IoT based air pollution monitoring and predictor system on Beagle bone black, 2017 International Conference on Nextgen Electronic Technologies: Silicon to Software (ICNETS2). IEEE, (2017),367-370.
• [8] M. Iqbal, A. Y. M. Abdullah, and F. Shabnam, “An Application Based Comparative Study of LPWAN Technologies for IoT Environment,” 2020 IEEE Region 10 Symposium, TENSYMP 2020, pp. 1857–1860, Jun. 2020, doi: 10.1109/TENSYMP50017.2020.9230597.
• [9] Afroz, Rafia, Mohd Nasir Hassan, and Noor Akma Ibrahim. "Review of air pollution and health impacts in Malaysia." Environmental research 92.2 (2003): 71-77.
• [10] Wong, Kok-Seng, et al. "Toward forecasting future day air pollutant index in Malaysia." The Journal of Supercomputing 77 (2021): 4813-4830.
• [11] Air, I. Q. "World Air Quality Report. Region & City PM2. 5 Ranking. IQ Air, 2020." (2019).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).