2016 6th IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering, 25–27 November 2016, Penang, Malaysia
Web-based RealTime Haze Monitoring System
Norsuzila Yarsquo;acob1,2, Akmarulnizam Zainuddin1, Izzati Fatinah Zainal Abidin1, Azita Laily Yusof1,2and Azlina Idris
1Faculty of Electrical Engineering, UniversitiTeknologi MARA, 404500 Shah Alam Selangor, Malaysia
2Wireless Communication Technology (WiCoT), Faculty of Electrical Engineering, UniversitiTeknologi
MARA, 404500 Shah Alam Selangor, Malaysia
norsuzilayaacob@yahoo.com,ir.akmarul@gmail.com,izzatifatinah27@gmail.com,azita968@salam.uitm.edu.my,
azlina831@salam.uitm.edu.my
Abstract—In this rapidly modernizing era, haze or air pollution is one of the many serious global problems for the entire population in the world. Air pollutant index (API) reading increases as haze gets worse, affectingschool and aircraft schedule on top of causing respiratory problem.However, there have been occasions in Malaysia where API level published by Department of Environment (DoE) does not change despite worsening haze condition. Currently, DoE usesparticulatematter PM10 to measure haze.This method is consideredinaccurate because there are particle matters which are less than 10 micro;m3present in the air, and they can be detected using PM2.5. This paper presents a portable device which monitor the presence of dust of size 2.5 micro;m3and above. The proposed portable device consist of a dust sensor and GPS,connected to beagle bone black microcontroller which function to obtain PM2.5 API reading and coordinate and send the data to a database using sierra wireless. Users will be able toaccess API reading of their location using the internet web browser and therefore manage their outdoor activities.The API reading obtained is more accurate in terms of particle since the proposed system can detect small particle matter and it is real time.
Index term –Haze, API, PM2.5, PM10, Monitor Dust, Web Browser.
- INTRODUCTION
Haze is caused by particulate matter from many sources including smoke, road dust, and other particles emitted directly into the atmosphere, as well as particulate matter formed when gaseous pollutants react in the atmosphere [1]. These particles often grow in size as humidity increases, further impairing visibility. Sources from hundreds or even thousands of miles away can contribute to visibility problems at remote locations.Visibility is often measured as the farthest distance from which a person can see a landscape feature[2].Most haze events which have occurred in the Southeast Asia region resulted from smoke produced
by fires on peatlands in Sumatra and the Kalimantan regionof Borneo Island [3], [4].
This project develops haze monitoring system using web-based or internet of thing (IoT). Web-based is designed to manage and store projectinformation that are used in web-based applications by different groups of peoplesuch as, sales department, programmers or project managers will be led by projectapplications a controlled access to information and automated distribution ofinformation[5]. In computing terms, a web-based application is a client–server software application which is run by the client (or user interface) in a web browser[6].
The purpose of designing a web page is to display data measured using PM2.5 which can detect particle matters that are less than 10micro;m3. The smaller the particle matters are the more dangerous they are to human respiratory sytem, especially to those who has repiratory problem (illness)[7].Since web-based applications can be accessed through any web browser without desktop installation or updates requirement, dissemmination of information to and among the public can be accelerated [8].Unlike traditional applications, web-based application is cost effective and accessible anytime, anywherevia a PC or smartphone with an internet connection[9].
The proposed haze monitoring system helps users limit time exposure in the haze for long period by managing their outdoor activitie. The technology which has been used in haze monitoring system in Malaysia is fairly inaccuratea[10]. This is due to the fact that is practices a 24-hour API measurement and distribute the API value. For instance, as a third-degree haze condition gets worse into fourth-degree condition, API reading remains in the three category, and only changes to four the day after. As a result, the current practice often creates confusion on the genuine current API value. Therefore, a real time monitoring system is designed to be one of the criteriasin this project.
978-1-5090-1178-0/16 /$31.00 copy;2016 IEEE 51
2016 6th IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering, 25–27 November 2016, Penang, Malaysia
Real time is defined as information that is delivered immediately after collection. There is no delay in the timeliness of the information provided. Real time monitoring means that the data shown is based on the current situation. This project is called real time monitoring because data collectedfrom the device will be sent to MySQL database. In the MySQL database,phpMyAdmin tool is used to manage the data over to the web. PhpMyAdmin and MySQL is a powerful open source platform to build and manage database.The proposed sytem will build and manage a website to display real time API data sent every 15 minutes.
Motivated by the existing situation in haze monitoring system, this project recommendsusage of particular matter PM2.5 sensor to detect small particle less than 10micro;m3. Instead of collecting data hourly as practiced by the current system, this project recommends real time data collection of every 15 min
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2016 第6届 IEEE 国际控制系统会议, 计算与工程, 25–27 11月 2016, 槟城，马来西亚
基于Web 的实时雾霾监测系统
Norsuzila Yarsquo;acob1,2, Akmarulnizam Zainuddin1, Izzati Fatinah Zainal Abidin1, Azita Laily Yusof1,2and Azlina Idris
1Faculty of Electrical Engineering, UniversitiTeknologi MARA, 404500 Shah Alam Selangor, Malaysia
2Wireless Communication Technology (WiCoT), Faculty of Electrical Engineering, UniversitiTeknologi
MARA, 404500 Shah Alam Selangor, Malaysia
norsuzilayaacob@yahoo.com,ir.akmarul@gmail.com,izzatifatinah27@gmail.com,azita968@salam.uitm.edu.my,
azlina831@salam.uitm.edu.my
摘要—在这个迅速现代化的时代，霾或空气污染是世界上所有人口的众多严重全球性问题之一。空气污染物指数（API）读数随着烟雾越来越严重而增加，影响学校和飞机的时间表，导致呼吸问题。然而，在马来西亚有些情况下，环境部（DoE）发布的API水平不会因烟雾状况恶化而改变。目前，DoE使用颗粒物PM10来测量雾霾的程度。由于空气中存在小于10micro;m3的颗粒物质，并且可以使用PM2.5来检测，所以该方法被认为是不准确的。本文介绍了一种便携式设备，用于监测2.5微米及以上的灰尘。所提出的便携式设备由灰尘传感器和GPS组成，与Beagle骨黑色微控制器连接，该微控制器的功能是获得PM2.5 API读数并使用sierra无线协调并将数据发送到数据库。 用户将能够通过互联网浏览器访问其API位置的API读取，并因此管理他们的户外活动。由于所提出的系统可以检测小颗粒物质并且它是实时的，因此所获得的API读取在颗粒方面更准确。
索引术语 –雾霾, API, PM2.5, PM10, 监控灰尘,网页浏览器.
- 介 绍
雾霾是由许多来源的颗粒物引起的，包括烟雾，路尘和其他直接排放到大气中的颗粒物，以及气态污染物在大气中发生反应时形成的颗粒物质 [1]。这些颗粒随着湿度的增加往往会增大，进一步影响可见度。 数百甚至数千英里以外的来源可能会导致偏远地区的能见度问题。可见度通常被视为人们可以看到景观特征的最远距离[2]。东南亚地区发生的大多数雾霾事件都是由于苏门答腊岛和婆罗洲岛加里曼丹地区的泥炭地发生大火而产
生的烟雾 [3], [4]。
该项目使用基于网络或物联网（IoT）开发雾霾监测系统。 基于Web的设计用于管理和存储项目信息，这些项目信息可用于不同群体的基于Web的应用程序，如销售部门，程序员或项目经理将由项目应用程序领导一个受控访问信息和自动分发信息[5]。在计算术语中，基于web的应用程序是由客户端（或用户界面）在web浏览器中运行的客户端 - 服务器软件应用程序[6]。
设计网页的目的是显示使用PM2.5测量的数据，这些数据可以检测到小于10mu;m3的颗粒物质。 颗粒物质越小，对人类呼吸系统危险越大，特别是那些有呼吸问题（疾病）的人[7]。由于基于网络的应用程序可以通过任何网络浏览器访问，而无需桌面安装或更新要求，因此可以加速向公众和公众传播信息[8]。由于基于网络的应用程序可以通过任何网络浏览器访问，而无需桌面安装或更新要求，因此可以加速向公众和公众传播信息[9]。
建议的雾霾监测系统通过管理户外活动，帮助用户长时间限制雾霾时间。 在马来西亚雾霾监测系统中使用的技术是相当不准确的[10]。这是由于实践24小时API测量并分配API值。 例如，随着三度霾条件恶化成四度条件，API读数保持在三类，并且仅在一天后变为四。 因此，目前的做法往往会造成目前真正的API价值混乱。 因此，实时监控系统被设计成为该项目的标准之一。
978-1-5090-1178-0/16 /$31.00 copy;2016 IEEE 51
2016 第6届 IEEE 国际控制系统会议, 计算与工程, 25–27 11月 2016, 槟城，马来西
实时信息被定义为收集后立即传递的信息。他 所提供信息的及时性没有延迟。实时监控意味着所显示的数据基于当前情况。这个项目被称为实时监控，因为从设备收集的数据将被发送到MySQL数据库。 在MySQL数据库中，phpMyAdmin工具用于管理数据到网络。 PhpMyAdmin和MySQL是构建和管理数据库的强大的开源平台。提出的系统将构建和管理一个网站，用来显示以每15分钟一次的频率发送过来的实时API数据。
受到雾霾监测系统现有情况的启发，本项目推荐使用特殊的PM2.5传感器检测小于10mu;m3的小颗粒。与现有系统不同， 该项目不是每小时收集一次数据，而是每15分钟收集一次实时数据。 除了提供网页以显示为雾霾监测系统收集的数据之外，还提出了一种便携式浊度检测器。
- 方 法
该网页基于软件开发。 网页开发的总体流程图如图1所示。
从传感器检索到的数据被传输并存储在使用sierra wireless的MySQL中创建的数据库中.Php脚本从MySQL数据库中提取，并由Adobe Dreamweaver用于创建php文件并在适当的图形界面（表格和地图）中显示数据。 设计的网页是在本地主机上使用xampp测试服务器的web浏览器上显示出来。该项目在2016年5月25日的Sehkay 7，Shah Alam从1200到1700进行了测试。
I) MySQL 和 PHP
由灰尘和温度传感器和GPS收集的数据在上传到网页之前需要数据库进行存储。 在这个项目中，使用了MySQL数据库，因为它是一个开源数据库。MySQL数据库是使用phpMyAdmin创建的，它是一个开放的软件。 图2展示了用于创建PHP和管理MySQL数据库的phpMyAdmin软件。
图 2. phpMyAdmin
一般来说，使用sierra无线技术将来自微控制器的数据发送到数据库。 无线网络需要移动数据来执行传输。 在MySQL数据库中，使用phpMyAdmin创建雾霾表。 数据库中存储了四类数据：时间（当前时间戳），纬度，经度和API。
PHP使用查询语言从数据库中提取数据。 在此之前，需要java脚本中的逻辑编程来计算数据库中的API值。 从传感器获得的原始数据以单位浓度表示。 公式（1）显示了用于将单位浓度转换为API值的公式。 表1
图 1.流程图
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给出了PM2.5和PM10的标准浓度范围及其等效API范
围值的信息。 很明显，对于相同的API范围值，PM2.5和PM10浓度范围之间存在差异。
表 1. 标准浓度来计算API
用于计算API的公式显示在下方。1:
(1)
where:
I= the (Air Quality) index,
C= the pollutant concentration,
Clow= the concentration breakpoint that is le; C Chigh = the concentration breakpoint that is ge; C Ilow = the index breakpoint corresponding to Clow
Ihigh = the index breakpoint corresponding to Chigh
图3显示了在网络浏览器本地主机上显示的六小时内每小时四次收集的数据图。
来自GPS的纬度和经度数据使用地图进行说明，并且基于传感器坐标的API读数显示。 传感器放置在Shah Alam的Seksyen 7。
图4显示了网页上的嵌入式地图。表格和地图将每15分钟自动刷新一次以在PHP中加载新数据。
图 4.API读数显示在地图上
II) Adobe Dreamweaver amp; server
Adobe Dreamweaver是设计网站的最简单的软件，因为用户可以选择使用源代码和/或视觉设计。 Adobe Dreamweaver CS6使用Hypertex标记语言（HTML）编辑器。 HTML给出了站点页面的建立。 桌面和便携式程序，如谷歌浏览器和Internet Explorer与HTML兼容。 网页设计保存为PHP文件（.php）和CSS文件格式以供自定义。 图5显示了Adobe Dreamweaver编辑器。 在这项研究中，将使用PHP文件（.php）和java脚本。 创建一个动态表来显示存储在数据库中的数据，同时使用Java脚本将地图嵌入到网页中。
图 3. 在Web浏览器本地主机上的表 图 5. Adobe Dreamweaver CS6
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要在本地主机上显示网页，需要测试服务器。 在这个项目中，Xampp充当测试服务器。 Xampp是一款免费且开源的跨平台Web服务器。 它用于在Apache朋友中堆叠软件包的开发。 Apache HTTP服务器，数据库以及用PHP和Perl编程语言编写的解释脚本。
根据下面显示的图6，使用不同类型的测试服务器。 要创建数据库，必须运行Apache和Mysql。 数据库在PHPMyAdmin中创建，然后在数据库中创建数据库表。 数据库现在连接到sierra无线接收由传感器收集的数据。 它还必须使用查询连接到PHP文件以显示收集的所有数据。 在PHP文件中，有命令在grapic界面中显示数据。
因此，网页上的地图也会同时显示API级别的更新值和最新的网页数据显示。 地图可以同时显示来自不同位置的所有数据，并且网页中的API读取表以按照取消顺序显示存储在数据库中的所有数据。
本节将讨论2016年5月25日在雪兰莪莎阿南Seksyen 7号从1200到1700小时进行的实验所得结果，并将其与从DoE检索的实际数据进行比较。 进行的实验使用PM2.5，从DoE检索的数据基于PM10检测方法。 图7显示了系统网页上显示的实验数据。
图 6. 测试服务器
- 结 果 与 讨 论
该网页完全使用Adobe Dreamwever创建。 在Adobe Dreamweaver中，有一个从数据库中检索数据的命令，以及一个将数据转换为表格和地图格式的命令。 数据库可以存储由传感器收集的数据，因为它已经使用sierra无线连接到beagle骨。 同时，数据库连接到PHP文件以允许PHP文件从数据库中检索数据。 所获得的数据库是实时的，因为传感器每15分钟收集一次数据，并且PHP文件也从数据库中检索数据并同时将其发布到网页上。PHP文件在Adobe Dreamweaver中设计为每15分钟自动更新一次网页。
图 7.Web浏览器Http // localhost
表2比较了来自实验结果的API值和从DoE获取的数据。计算实际值和实验值之间的百分比误差并示于表2中。由于使用了不同的特定物质检测方法，因此注意到API值之间的差异。 目前来自DoE的数据使用特定物质PM10来测量颗粒物质10mu;m3及以上，而实验结果使用能够测量2.5mu;m3及以上颗粒物质的PM2.5。
表 2. API读取实际和实验结果
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API reading |
|||
|
Time |
Actual |
Experimental lt;剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[22692]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word |
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