CityIOT: Air quality in the city supported by an IoT ecosystem

Abstract

Air pollution is a worldwide problem, which affects millions of people and can have serious consequences for public health, economy and for social issues. Constant emissions of gaseous pollutants, as a result of industrial operations, combustion of fossil fuels and forest fires, affect air quality and contribute to an increase in this type of pollution. Internet of Things (IoT) has emerged as a response to the creation of intelligent monitoring systems that can be used for management and identification of pollution sources, and for health protection. The development of new equipment and communication technologies has allowed the creation of real-time air quality monitoring applications. This dissertation presents an implementation of an IoT system for monitoring outdoor air quality, based on a multisensory system with LoRa communication capabilities. The system incorporates low-cost sensors capable of detecting different air pollutants, as well as atmospheric parameters, such as temperature and relative humidity. To achieve a long-distance transmission of readings with low energy consumption, the use of LoRa technology was adopted. The frequency of sending readings to the network is based on the level of urban traffic in a certain location. Furthermore, a web/mobile application is presented, which allows the user to monitor in real time and to carry out a temporal analysis of the measurements taken by the system.

A poluição do ar representa um problema global, que afeta milhões de pessoas, podendo trazer graves consequências para a saúde pública, para a economia e também sociais. A constante emissão de poluentes em estado gasoso, resultante de operações industriais, combustão de combustíveis fósseis e fogos florestais, afetam a qualidade do ar e contribuem para o aumento deste tipo de poluição. A Internet das Coisas (IoT) emergiu como resposta para a criação de sistemas inteligentes de monitorização que podem ser usados para a gestão e identificação de fontes de poluição e para a proteção da saúde pública. O desenvolvimento de novos equipamentos e tecnologias de comunicação, têm vindo a permitir a criação de aplicações de monitorização da qualidade do ar, em tempo real. Esta dissertação apresenta uma implementação de um sistema IoT de monitorização de qualidade do ar exterior, baseado num sistema multisensor com capacidade de comunicação LoRa. O sistema incorpora sensores de baixo custo capazes de detetar diferentes poluentes atmosféricos, como também parâmetros atmosféricos, como temperatura e humidade relativa. De modo a ser obtida uma transmissão de leituras em longa distância e com baixo consumo energético, o uso da tecnologia LoRa foi adotado. A frequência do envio de leituras para a rede, é feita com base no nível de tráfego urbano, numa certa localização. Ainda é apresentada uma aplicação web/móvel, que permite ao utilizador acompanhar em tempo real e proceder a uma análise temporal, das medições efetuadas pelo sistema.