การพัฒนาเครื่องวัดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็ก 2.5 ไมครอน (PM2.5) โดยใช้ไอโอทีร่วมกับเทคโนโลยี Sigfox

Development of a Particulate Matter 2.5 (PM2.5) Measurement Device Using IoT Based on Sigfox technology

บริษัท ไมโคร เพาเวอร์ อิเล็กทรอนิกส์ แอนด์ เทคโนโลยี จำกัด

-

ชิ้นงาน

ฝุ่นละออง PM2.5 เป็นปัญหาอย่างมาก เนื่องจากมีอันตรายและผลกระทบมากมาย เราจึงคิดและหาวิธีแก้ไข้ปัญหาฝุ่น PM2.5 อย่างมีประสิทธิผลและหนึ่งในวิธีนั้นคือ การติดตามและรวบรวมข้อมูลทางสถิติเกี่ยวกับระดับ PM2.5 เพื่อใช้ข้อมูลที่ได้เป็นแนวทางในการวางแผนแก้ไขในอนาคต และเพิ่มความตระหนักรู้ ดังนั้น โครงงานสหกิจของเราจึงมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดฝุ่นละออง PM2.5 ที่ใช้ IoT โดยใช้เทคโนโลยี Sigfox สำหรับการส่งและรับข้อมูล โดยมีเป้าหมายในการตรวจวัดและติดตามระดับฝุ่นละออง PM2.5 อุปกรณ์วัดระดับ PM2.5 เครื่องนี้เริ่มต้นด้วยการใช้เซนเซอร์วัดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ในอากาศจากนั้นข้อมูลที่รวบรวมมาจะถูกประมวลผลโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ และจะถูกส่งผ่านเครือข่าย Sigfox ไปยังคลาวด์ Sigfox และส่งต่อไปยังฐานข้อมูลเพื่อจัดเก็บและบันทึกในภายหลัง ข้อมูลจะถูกดึงนำมาแสดงบน Dashboard รวมถึงค่า PM2.5 ดัชนีคุณภาพอากาศ (AQI) กราฟเปรียบเทียบ และข้อมูลย้อนหลัง อินเทอร์เฟซนี้ช่วยให้ผู้ใช้ตรวจสอบและวิเคราะห์ข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการดำเนินงานพบว่าเครื่องวัดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็ก 2.5 ไมครอน (PM2.5) สามารถใช้งานได้จริงทั้งวัดค่าและนำค่าที่วัดมาแสดงผลได้

Particulate matter pollution, especially PM2.5, poses a significant danger due to its adverse effects. Effectively addressing this issue requires actively monitoring and gathering statistical data on PM2.5 levels to increase awareness and lay the groundwork for future solutions. Thus, our collaborative project focuses on developing an IoT-based PM2.5 device utilizing Sigfox technology for data transmission and receiving, with the goal of monitoring PM2.5 pollution moving forward. The device measures PM2.5 levels, leveraging the Sigfox network for seamless data transmission and storage. Subsequently, the collected data undergoes processing by the microcontroller. It is then transmitted over the Sigfox network to the Sigfox cloud, where it is stored and later forwarded to a database. The measuring data display on the dashboard, presenting a variety of information including PM2.5 values, Air Quality Index (AQI), comparison graphs, and historical trends. This interface enables users to efficiently review and analyze the data. The project results confirm the functionality of the PM2.5 measurement device, demonstrating its ability to accurately measure and present values.

1) เพื่อตรวจวัดปริมาณฝุ่น PM2.5 ในอากาศได้อย่างแม่นยำ 2) เพื่อส่งข้อมูลค่าวัดฝุ่น PM2.5 ไปยังระบบบนคลาวด์ โดยใช้เครือข่าย Sigfox ที่มีความเร็วสูงและประหยัดพลังงาน 3) เพื่อแสดงผลค่าวัดฝุ่น PM2.5 ให้กับผู้ใช้งานได้เห็นอย่างง่ายดายและรวดเร็วผ่านเว็บแอปพลิเคชัน 4) เพื่อเป็นแนวทางในการป้องกันและลดผลกระทบจากฝุ่น PM2.5 ต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิตของผู้ใช้งาน

หลายปีที่ผ่านมา จากข้อมูลบนเว็บไซต์ IQAir ซึ่งเป็นเว็บไซต์ที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพอากาศ ความเข้มข้นของPM2.5 ส่งผลให้ ในปี 2022 ที่ผ่านมา ค่า AQI (Air Quality Index) หรือ ดัชนีคุณภาพอากาศของประเทศไทยมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 64 ซึ่งคิดเป็น 3.6 เท่าของค่าแนวทางคุณภาพอากาศประจำปีขององค์การอนามัยโลก และประเทศไทยติดอันดับมลพิษทางอากาศของโลก ที่ 57 จาก 131 ประเทศ ในปีเดียวกัน PM2.5 PM ย่อมาจาก Particulate Matters เป็นคำเรียกค่ามาตรฐานของฝุ่นละอองขนาดเล็กที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ ตัวเลข 2.5 มาจากหน่วย 2.5 ไมครอนหรือไมโครเมตร ฝุ่นละออง PM2.5 เป็นอนุภาคขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยน้อยกว่า 2.5 ไมโครเมตร แขวนลอยอยู่ในอากาศรวมกับไอน้ำ ควัน และก๊าซต่างๆ ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าถึงจะเป็นเพียงฝุ่นละอองขนาดเล็ก แต่เมื่อมาอยู่รวมกันจะกินพื้นที่ในอากาศมหาศาล ล่องลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศปริมาณสูงและเกิดเป็นหมอกควัน ฝุ่นละออง PM2.5 ถือเป็นมลพิษต่อสุขภาพของมนุษย์ตามที่องค์การอนามัยโลกให้ความสำคัญและออกมาแจ้งเตือนให้ทราบ PM2.5 เล็กกว่าเส้นผมถึง 20 เท่า ทำให้เล็ดลอดผ่านขนจมูกเข้าสู่ปอดและหลอดเลือดได้ง่าย ส่งผลเสียต่อร่างกายในระยะยาว สาเหตุของการเกิดฝุ่นละอองมีหลายปัจจัย เช่น โรงผลิตไฟฟ้า ควันท่อไอเสียจากรถยนต์ การเผาไม้ทำลายป่า เผาขยะ รวมถึงควันบุหรี่ด้วย PM2.5 ก่อให้เกิดปัญหาด้านสุขภาพ คือ ระยะสั้น: การสูด PM2.5 ส่งผลให้เกิดการระคายเคือง แสบจมูก ไอ จาม มีเสมหะ หอบหืด หัวใจวายเฉียบพลัน หลอดเลือดสมองตีบ และอาจเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งปอด ระยะยาว: การสูด PM2.5 ในระยะยาวสามารถเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคหัวใจ มะเร็งปอด นอกจากนี้ยังเป็นอันตรายต่อพืชผลและระบบนิเวศ และทำให้ทัศนวิสัยลดลง จากปัญหาและผลกระทบของ PM2.5 เราจะเห็นถึงความสำคัญในการคิดและหาวิธีแก้ไข้ปัญหาฝุ่น PM2.5 และหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดของการแก้ไขปัญหานี้คือ การเฝ้าดูและเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติปริมาณของฝุ่นPM2.5 เพื่อเป็นการเฝ้าระวังและใช้ข้อมูลที่ได้เป็นแนวทางในการวางแผนแก้ปัญหาในระดับต่อไป ซึ่งเราจะทราบข้อมูลของปริมาณฝุ่น PM2.5 ได้โดยการพัฒนาเครื่องวัดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็ก 2.5 ไมครอน (PM2.5) โดยใช้ไอโอทีร่วมกับเทคโนโลยี Sigfox ซึ่งเป็นหัวข้อโครงงานสหกิจโดยหลักการทำงานของเครื่องนี้เริ่มต้นด้วยการใช้เซนเซอร์ เพื่อวัดปริมาณของฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ในอากาศ จากนั้น เซ็นเซอร์จะส่งข้อมูลค่าที่วัดได้ ไปยัง microcontroller ESP32 เพื่อประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากเซนเซอร์ และใช้เครือข่าย Sigfox เพื่อส่งข้อมูลไปยัง cloud ที่เป็นพื้นที่จัดเก็บข้อมูลของ Sigfox และส่งต่อไปใน Database เพื่อเรียบเรียงและจัดเก็บข้อมูล แล้วจึงสามารถนำไปแสดงผลบนหน้า Dashboard ซึ่งจะแสดงผลข้อมูลต่างๆ เช่น ค่าPM2.5 ค่า AQI กราฟเปรียบเทียบ ข้อมูลย้อนหลัง เพื่อให้ผู้ใช้สามารถตรวจสอบและวิเคราะห์ข้อมูลได้ การตรวจสอบเฝ้าระวัง PM2.5 จึงเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมคุณภาพอากาศและป้องกันอันตรายที่เกิดจากฝุ่นละอองขนาดเล็กนี้ โดยนำข้อมูลที่ได้จากเครื่องวัด PM2.5 ไปใช้ในการวางแผนและดำเนินการเพื่อลดการปล่อยพลังงานหรือสารพิษที่ทำให้เกิด PM2.5 ออกมาในอากาศ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการรักษาสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ในระยะยาว

1) มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับ IoT การเขียนโปรแกรม เซนเซอร์และรูปแบบการสื่อสาร 2) มีความรู้ความเข้าใจระบบรับ-ส่งและเก็บข้อมูลด้วยเครือข่าย Sigfox 3) เพิ่มความตระหนักรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับปัญหาฝุ่น PM2.5 และผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม 4) ช่วยในการตรวจสอบและเฝ้าระวังระดับฝุ่น PM2.5 ในพื้นที่ที่ติดตั้งเครื่องวัด และสามารถแสดงข้อมูลฝุ่น PM2.5 ให้กับผู้ใช้งาน 5) ช่วยในการวิเคราะห์และประเมินผลข้อมูลฝุ่น PM2.5 และใช้ข้อมูลเหล่านี้ในการวางแผนการใช้ชีวิตประจำวัน การป้องกันตัวเองจากฝุ่น PM2.5