아두이노 & IoT 기반 고급 실내 공기질 모니터링 시스템

부품 및 소모품

아두이노 윤 실드 (Arduino Yun Shield)	1개
아두이노 레오나르도 (Arduino Leonardo)	1개
아두이노 윤 (Arduino Yun)	1개
아두이노 MKR GSM 1400	1개
아두이노 MKR WAN 1300	1개
시드 그로브 가스 센서 (MQ2)	1개
시드 그로브 공기질 센서 v1.3 (MQ-135)	1개
안드로이드 기기	1개

앱 및 온라인 서비스

Thinger.io 플랫폼

프로젝트 개요

소개

미국 환경보호청(EPA)과 그 과학자문위원회는 실내 공기 오염을 상위 5대 환경 공중보건 위험 중 하나로 지속적으로 꼽아왔습니다. 평균적으로 사람은 시간의 약 90%를 실내에서 보내므로, 열악한 실내 공기질(IAQ)은 공중보건에 상당한 위협이 됩니다. 나쁜 공기질은 피로, 메스꺼움 같은 단기 건강 문제부터 만성 호흡기 질환, 심장병, 폐암까지 유발할 수 있습니다. 미국에서만 연간 100억~200억 달러의 비용과 생산성 손실이 '병든 건물 증후군'과 관련되어 있다고 추정됩니다. 이는 열악한 실내 공기질과 건물 내 체류 시간과 연관된 급성 건강 및 불쾌감 효과를 설명하는 용어입니다.

이 프로젝트에서는 실내 공기질 모니터링 시스템을 제시합니다. 본 시스템은 인터넷에 연결되어 있어 누구나 어디서든 공기질 지수를 원격으로 확인할 수 있습니다.

적용 가능 분야

• 가정 및 사무실
• 산업 현장
• 소방관을 위한 원격 감지
• 연구 및 농업
• 병원 및 진료소
• 중환자실(ICU)

필요한 것들

• WiFi 지원 IoT 보드(MKR1000, Yún Rev2) 및 GSM/협대역 연결 보드(MKR FOX 1200, MKR WAN 1300, MKR GSM 1400) — 프로토타입에는 아두이노 레오나르도 + 윤 실드 사용
• 가스 센서(MQ-2, MQ-3, MQ-7)
• 공기질 센서(MQ-135)
• 안드로이드 기기
• 모바일 앱 개발 플랫폼
• IoT 클라우드
• 점퍼 와이어
• 프로그래밍 기술
• 아두이노 IDE / 아두이노 웹 IDE
• 친환경 전원용 태양광 패널(선택)

회로도

공기질 센서 VCC → 아두이노 5V 핀
공기질 센서 GND → 아두이노 GND 핀
공기질 센서 SIG → 아두이노 A3 핀

MQ-2 가스 센서 VCC → 아두이노 5V 핀
MQ-2 가스 센서 GND → 아두이노 GND 핀
MQ-2 가스 센서 SIG → 아두이노 A2 핀

MQ-3 가스 센서 VCC → 아두이노 5V 핀
MQ-3 가스 센서 GND → 아두이노 GND 핀
MQ-3 가스 센서 SIG → 아두이노 A1 핀

펌웨어 업로드

펌웨어(소스 코드)를 다운로드해 아두이노 보드에 업로드하세요. 업로드 전 모든 라이브러리가 포함되었는지 확인하세요. 아두이노 윤 인터넷 연결 방법은 이 튜토리얼을 참조하세요.

Git 저장소:

https://github.com/Mohammadsalahuddin/indoor_air_quality_monitoring.git

클라우드 연결

Thinger.io 클라우드 연결은 공식 문서를 참조하세요.

데모

향후 계획

• 공기질 지수 표시용 온보드 표시기 추가
• 고농도 오염 감지 시 부저 경보
• 위험 상황 시 사용자에게 푸시 알림 전송

참고 자료

• US Environmental Protection Agency (USEPA). Indoor air quality tools for schools Communications guide. https://www.epa.gov
• H.S. Brightman and N. Moss. Sick building syndrome studies and the compilation of normative and comparative values. Indoor Air Quality Handbook. Editors: J. D. Spengler, J. F. McCarthy, and J. M. Samet, New York: McGraw-Hill, 2001.
• J.-J. Kim, S.K. Jung, and J.T. Kim. Wireless monitoring of indoor air quality by a sensor network. Indoor and Built Environment, 19:1:145-150, 2010.
• Thinger.io, Arduino Yun, Arduino.cc, Grove 공기질 센서, Grove 가스 센서

코드

아두이노 소스 코드

// Air Quality monitoring
#include <YunClient.h>
#include <ThingerYun.h> // Thinger.io 클라우드
#define USERNAME "YOUR_USER_NAME"
#define DEVICE_ID "YOUR_DEVICE_ID"
#define DEVICE_CREDENTIAL "YOUR_CREDENTIAL"

ThingerYun thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);

void setup() {
  pinMode(A0, INPUT);
  pinMode(A1, INPUT);
  pinMode(A2, INPUT);
  pinMode(A3, INPUT);
  // 브리지 초기화
  Bridge.begin();
  // 리소스 출력 예시 (센서 값, 변수 등 읽기)
  thing["LPG"]  >> outputValue(analogRead(A0));
  thing["CO2"]  >> outputValue(analogRead(A1));
  thing["CO"]   >> outputValue(analogRead(A2));
  thing["AIRQ"] >> outputValue(analogRead(A3));
  // 자세한 내용: https://docs.thinger.io/arduino/
}

void loop() {
  thing.handle();
}

사용자 정의 부품 및 인클로저

프로젝트 Git 저장소

APK, 소스 코드 등 포함: https://github.com/Mohammadsalahuddin/indoor_air_quality_monitoring.git

회로도