Capteurs Sensor Community

Les capteurs Sensor Community sont des capteurs de mesures, à bas coût, open source des particules fines PM2.5 et PM10. Développé au OK Lab de Stuttgart, les capteurs se déploient depuis 2018 à Rennes dans le cadre de l'opération de mesure citoyenne de l'air Ambassad'Air et le LabFab de Rennes.

Eléments du capteur Sensor Community

Le collectif citoyen Capteurs citoyens & environnement a vu le jour fin 2018 pour permettre à une communauté rennaise d'échanger sur ce capteur de qualité de l'air, mais aussi sur le capteur de bruit.

Comment fabriquer un capteur de particules fines

Voir l'article détaillé pour savoir monter son capteur Sensor Community.

Comment protéger son capteur de la pluie

Différentes solutions sont possibles :

Tubes PVC (coude de gouttière) : c'est ce qui est recommandé par les concepteurs du OK Lab de Stuttgart.
Boîtier de dérivation électrique : plus conforme aux pratiques des électriciens.
Impression 3D : voir la réalisation de la Maison de quartier la Touche.
Découpe laser : voir la réalisation de l'EduLab de l'Université Rennes 2. Nous n'avons pas de recul sur l'étanchéité de ce boîtier
Low tech : une bouteille d'eau (75cl), ouverte sur un côté peut suffire (si elle est abritée de la pluie)

Boîtier conçu par l'EDULAB
Intérieur du boitier
Boîtier de dérivation électrique
Bouteille de protection

Comment installer (où) son capteur

Chaque site est particulier, mais dans l'idéal, il faudrait :

Soleil : éviter l'exposition directe au soleil (fausse la mesure de température)
Vent : il n'y a pas de recommandation concernant le vent
Hauteur : il n'y a pas de recommandation concernant la hauteur
Routes : votre capteur peut être côté jardin, comme côté rue

La mise en place d'un capteur Sensor Community nécessite de s'interroger (le plus en amont possible) :

comment alimenter en électricité le capteur ? Il faut disposer d'une prise électrique pas trop loin et d'avoir des fils assez longs, parfois plats afin de passer dans le joint d'une porte ou fenêtre
comment fixer mon capteur, à l'abri de la pluie et du soleil ? A chaque site sa spécificité
comment protéger l'entrée d'air du capteur des abeilles solitaires qui peuvent boucher le tuyau ? Nous conseillons vivement de rajouter un tissu de type moustiquaire, afin d'empêcher les insectes d'obstruer l'arrivée d'air

Les données travaillées

La carte des données "live"

Il est possible d'accéder à la carte (mondiale) des résultats en direct : site web Sensor Community ou lien direct de la carte. Nous attirons l'attention sur les points suivants :

Paramètre : la carte présente par défaut la valeur des particules fines PM2,5 (en µg/m3), la liste déroulante en bas à gauche permet de choisir les autres paramètres
Anonymisation / agrégation des capteurs par maille : la maille permet en effet de cacher la localisation précise du capteur et d'agréger les résultats en fonction du zoom (il peut y avoir plusieurs capteurs pour une maille)

Vous pouvez accéder aux graphiques en sélectionnant un capteur, puis en cliquant sur (+), dans le tableau sur la droite.

La version actuelle de maps.sensor.community sur Rennes

Les graphiques

Le site Air Tube (onglet Map) fait les courbes d'évolution des PM10 (courbe bleue) et PM2,5 (courbe rouge), sur les 4 derniers jours.

Carto et graphes sur Air Tube

Sensor.Community propose désormais un graphique de l'évolution du nombre de capteurs en France. Vous pouvez aussi changer le code du pays à la fin de l'adresse URL.

Évolution du nombre de capteurs Sensor.Community en France

Les statistiques

Le site Air Tube (onglet Statistics) reproduit les données Sensor Community, pour n'importe quelle ville équipée d'un capteur (en faisant la moyenne de tous les capteurs présents sur la ville) :

les moyennes journalières (de particules fines, de température, d'humidité ou de pression atmosphérique)
le nombre capteurs actifs sur la ville (par jour)
le nombre de données produites (par jour)

Moyennes journalières de PM à Rennes sur Air Tube

Initiative rennaise

Les données en Open Data sont exploitables par tout citoyen qui le souhaite. Ci-dessous des représentations issues des données brutes des capteurs Sensor Community installés à Rennes et réalisées par un rennais, via le site Grafana : https://grafana.kabano.net/

Les données brutes (open data)

Les fichiers CSV

Les archives complètes (actualisées chaque jour) de Sensor Community sont disponibles ici :

https://archive.sensor.community/

Comme il s'agit d'un simple "Index of" avec des noms de fichiers bien structurés, il est facile de développer un scrapper (par exemple en langage python) pour télécharger les données de certains capteurs sur une période définie.

import requests
#Mettre les ID des capteurs dans le tableau séparées par des virgules
sensor_id = []
#Mettre les dates dans le tableau au format 'YYYY-MM-DD' séparées par des virgules
dates = []
url_deb = 'https://archive.sensor.community/'

for n1 in range(0,len(dates)):

    date = dates[n1]
    url_ok = url_deb + date
    r1 = requests.get(url_ok)
    source_code = r1.text

    for n2 in range(0,len(sensor_id)):

        test = 'sensor_'+str(sensor_id[n2])+'.csv'
            
        if test in source_code:

            split1 = source_code.split(test)[0]
            split2 = split1.split('<a href="')[-1]
            url_fin = url_ok + '/' + split2 + test
            r2 = requests.get(url_fin)
            data = r2.text
            #Les données vont s'afficher dans le terminal. 
            print(data)

Au bas de la page, vous trouvez aussi les archives par mois et des archives au format "parquet".

API

Pour une réutilisation des données dans des applications ou des sites internet, des API sont disponibles. Veuillez les utiliser de façon raisonnable.

https://data.sensor.community/static/v1/data.json - Toutes les mesures des 5 dernières minutes pour tous les capteurs.

https://data.sensor.community/airrohr/v1/sensor/{apiID}/ - Toutes les mesures des 5 dernières minutes pour un capteur.

https://data.sensor.community/airrohr/v1/filter/{query} - Toutes les mesures des 5 dernières minutes filtrées par les paramètres suivants:

type={type de capteur} : liste des types de capteur séparés par une virgule (par exemple : SDS011,BME280)
area={lat,lon,distance} : tous les capteurs dans un certain rayon depuis un paire de coordonnées géographiques
box={lat1,lon1,lat2,lon2} : tous les capteurs dans une "bounding box"
country={code pays} : codes pays ISO 3166-1 alpha-2 séparés par une virgule

https://data.sensor.community/static/v2/data.json - Moyennes glissantes sur les mesures des 5 dernières minutes de tous les capteurs.

https://data.sensor.community/static/v2/data.1h.json - Moyennes glissantes sur les mesures de la dernière heure pour tous les capteurs.

https://data.sensor.community/static/v2/data.24h.json - Moyennes glissantes sur les mesures des 24 dernières heures pour tous les capteurs.

https://data.sensor.community/static/v2/data.dust.min.json - Moyennes glissantes sur les mesures des 5 dernières minutes de tous les capteurs de particules fines (ce sont les valeurs utilisées pour la carte Sensor Community).

https://data.sensor.community/static/v2/data.temp.min.json - Moyennes glissantes sur les mesures des 5 dernières minutes de tous les capteurs de température/humidité relative/pression atmosphérique.

Les capteurs sur Rennes Métropole

Les initiatives étant citoyennes ou associatives, les capteurs naissent et meurent. Cet inventaire est donc difficilement exhaustif (car en perpétuelle évolution) :

A Rennes
- A Moulin du Comte, capteur (11034), depuis avril 2018
- A La Touche, capteur (12503) à la Maison de quartier La Touche, depuis mai 2018
- A Bréquigny Capteur (12513) à la MJC Bréquigny, depuis mai 2018 et capteur (27139) depuis juin 2019
- A Villejean, capteur (16862), depuis octobre 2018
- A Moulin du Comte, capteur (16824), depuis octobre 2018
- A Beauregard, capteur (17173)
- A Ste Thérèse, capteur (17320)
- A Ste Elisabeth, capteur (22230), depuis février 2019
- A la Bellangerais, capteur (23794), depuis avril 2019
- A Beauregard, capteur (23792), depuis avril 2019
- A Alphonse Guérin, capteur (24333), depuis avril 2019
- A Maurepas, capteur (26828), depuis mai 2019
- A la Binquenais, capteur (25693) depuis mai 2019
- Aux Longs Champs, capteur (27752), depuis juin 2019

A Pacé
- Capteur (16975) depuis octobre 2018 et capteur (25429) depuis mai 2019
A Betton
- Capteur (12621) au tiers lieux "Atelier partagé", depuis mai 2018 (il est pour l'instant en air intérieur)
A Saint-Sulpice-la-Forêt
- Capteur (21749), depuis février 2019
A Chartres-de-Bretagne
- Capteur (24888), depuis avril 2019
A L'Hermitage
- Capteur (26528), depuis mai 2019
A Saint-Grégoire
- Capteur (26995), depuis juin 2019 et à Maison Blanche, capteur (26963) depuis juin 2019

Le capteur 24341 sur Orgères n'est plus actif

Analyse de la fiabilité des mesures

Voir l'article détaillé

Atmo Nouvelle Aquitaine a mené en 2019-2020 une étude publiée en février 2021. Le fichier complet est téléchargeable :

Fichier:Rd int 21 036 microcapteurs luftdaten 2021 02 12.pdf

Dans l’ensemble, les résultats des tests sont très prometteurs. Ils montrent une très bonne répétabilité des mesures entre les capteurs. Il montrent également dans l’ensemble une bonne cohérence des mesures de particules, meilleures pour les PM2.5 que pour les PM10, avec les stations du réseau fixe d’Atmo Nouvelle Aquitaine.

Les problèmes possibles

La configuration sous Windows semble plus difficile, que sur Mac ou Linux.
Quand on alimente en électricité le capteur (une fois le code chargé dans l'Esp8266), il est parfois long de voir apparaître sur le wifi le feindtaubsensor-XXXX. Et long aussi de s'y connecter. Le temps d'affichage de la page de configuration peut être très long (et donner l'impression que tout est planté). Soyez patient.
Lorsqu'on configure depuis un téléphone portable, il faut désactiver les données mobiles le temps de faire la manipulation. Autrement la connexion au site permettant de configurer ne se fait pas.
Câble USB : Il semble préférable d'avoir un USB de moins d'un mètre pour transférer le firmware. Rappel : certains câbles USB ne permettent que de recharger mais ne transfèrent pas les données.
De la condensation peut se former à l'entrée du tube d'aspiration de l'air et ainsi fausser les mesures, voire empêcher le capteur de particules fines de bien fonctionner.
Les données ne remontent pas, plus ou partiellement sur internet, quel peut-être le problème ? A vérifier :
- le capteur est sur secteur, la WiFi fonctionne ?
- Avez-vous reconfiguré le capteur après un changement de box/de mot de passe ?
- les connections entre les câbles et les composants sont bien faites et ne bougent pas ? Le cas échéant, utilisez du chatterton pour coller les prises noires des petits câbles.
- aucune donnée ne remonte ou seulement les PM ? la température ? l'humidité ? -> ça permet d'identifier si c'est un composant ou plusieurs qui posent souci.
- le ventilateur du capteur de particules fines tourne-t-il toutes les 2,5 minutes ? si non, soit il est mal connecté et donc non alimenté, soit le composant est défectueux
- le tube d'aspiration d'air est bouché ? une goutte d'eau, un insecte, une accumulation de particules à la jonction tube/capteur... empêchent l'air de rentrer et le capteur de mesurer, voire peuvent dégrader le matériel.
- il se peut juste que certaines pièces du matériel (qui est à bas prix) soit de mauvaise qualité et donc défectueuses. Dans ce cas la solution est de les changer...
- un capteur étant resté longtemps déconnecté et ne produisant plus de réseau Wifi peut nécessiter un reflashage.
Pour les geeks : le moniteur du logiciel Arduino ou le terminal (instruction "screen") permettent de lire les logs produits au démarrage du capteur. Il est ainsi possible d'identifier précisément une panne.