民间数据共享系列：自製一個空氣顆粒物質監測儀

——並共享民間數據

Posted on April 6, 2018

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本文深度參考了 這篇文章（英文），並由本文作者親自動手操作成功，隨寫成中文的教程，鼓勵更多的極（宅）客（男/女）、關注社會/環境人士/倡導者、行動者，收集真實準確的數據，以在環境問題上更有話語權。

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這裏作者從深圳華強北買了兩樣東西：

• 樹莓派3 （Raspberry Pi 3）（任何型號都行，但有無線網卡的更方便些）
• PM（顆粒物質）sensor（傳感器），型號：SDS011 （有圖見上面文章鏈接）

以上兩樣在中國強大的電商網站都能買到，不貴，加起來 ¥300~400 左右。

其實還可以使用比樹莓派（等單板電腦）更小巧的衆多開發板/單片機（但性能感人了），以及其工作原理可以參考 這篇文章（中文）。

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給樹莓派安裝操作系統（通常是 Raspbian 或其他任何一種 Linux），這方面教程很多就不贅述了。 安裝好後，用root身份登錄並執行以下操作（用root要小心不要敲錯咯，你是被提醒過的）。

設置WIFI熱點

用 NetworkManager 或 hostapd 把機器上的無線設置爲 AP 模式（即熱點），這樣是爲了在戶外時無需連互聯網也能獲取到機器上的數據。（本步驟爲可選，配置方法網上也比較容易搜到）

安裝必要的軟件包

（若是Debian系的Linux系統）

apt install git-core python-serial python-enum nginx

把傳感器通過USB轉換線連接到樹莓派

連接前先在樹莓派上把內核日誌打開：

dmesg -w

連接後應該可以在終端屏幕上看到：

[19518.196577] usbserial: USB Serial support registered for generic				
[19518.205879] usbcore: registered new interface driver ch341      
[19518.205986] usbserial: USB Serial support registered for ch341-uart				
[19518.206065] ch341 1-1.2:1.0: ch341-uart converter detected        
[19518.212417] usb 1-1.2: ch341-uart converter now attached to ttyUSB0		

可以看到樹莓派識別到了傳感器。ttyUSB0 表示儀器的數據能傳送到樹莓派的這個接口上。這個代號下面還會用上。

接下來我們就可以用幾段小小的代碼來接受數據，並呈現出來了。

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接下來就是從著名的 GitHub 上下載代碼，到樹莓派上（該命令會下載代碼倉庫到當前目錄；這裏的代碼在任何位置運行都可以；建議在 ~）：

cd ~

git clone https://github.com/mdrights/aqi-share.git

運行 aqi 倉庫裏 python 文件夾下的 aqi.py：

cd ~/aqi-share/python/

./aqi.py

如果出現如下顯示就說明能工作咯：

PM2.5:  7.8 , PM10:  26.4
PM2.5:  7.7 , PM10:  26.0
PM2.5:  7.6 , PM10:  25.7
PM2.5:  7.6 , PM10:  26.0
Going to sleep for 1 hour...

該腳本默認每小時讀取一次數據（每次15組數據）。當然這是可以改的（在腳本的最後面）。（注意：該傳感器是有使用壽命的，約8000小時）

現在可以用手按下 Ctrl + C 把腳本退出。

如沒遇到問題，讓 aqi.py 開機自啓動：

echo "/root/aqi-share/python/aqi.py > /dev/null" >> /etc/rc.local

(各發行版略有不同。如以上行不通請自行解決）

0x04 呈現數據

• 用 web 網頁的形式 這裏我們用 nginx，有了它才能生成網頁（然後我們可以從電腦/手機上去查看）。
• 把剛才下載 aqi 倉庫裏的靜態網頁和 javascript腳本放進 web 根目錄下：
• cp ~/aqi-share/html/\* /var/www/html/

做些準備工作：

echo [] > /var/www/html/aqi.json  
chown www-data:www-data /var/www/html

啓動 nginx：

service nginx start

update-rc.d nginx defaults

• 用bot（機器人）發送數據 也就是把數據定時/不定時發送到一些通訊/聊天平臺，如 Telegram，Matrix/Riot.im，IRC，QQ 等。
• 剛才下載的 aqi-share 倉庫裏的 irc-client.py 腳本即爲此用（目前僅用於 IRC 平臺）。
• 执行这个脚本，就发送一次最新的数据：
• cd ~/aqi-share && ./aqi-start.sh

可以設爲定時任務，定時發送數據到 Matrix 上的特定羣組（网址见下面）。

0x05 查看數據

• web 方式：
• 如果樹莓派開啓了WIFI熱點，則直接連接到該熱點下，用瀏覽器訪問樹莓派的IP，即可；
• 如果樹莓派連接了其他路由器（自己是終端），則須在同一內網訪問樹莓派的IP（獲知樹莓派IP的方法請搜索）。
• bot 方式：
• 目前筆者採用的平臺是 Matrix，任何人可以免註冊訪問 這個羣組: #aqi-data-share 看到每个参与者发送的數據。

期待你的數據共享！