ไอเดีย #91: ระบบวัดคุณภาพอากาศ PM2.5 ในโรงเรียน

ช่วงหน้าหนาวถึงหน้าแล้ง หลายจังหวัดเจอฝุ่น PM2.5 หนัก ครูต้องตัดสินใจทุกเช้าว่าจะให้นักเรียนเข้าแถวกลางแจ้ง เล่นกีฬา หรือเรียนพละในห้อง แต่ค่าที่ดูกันอยู่ส่วนใหญ่มาจากสถานีวัดที่อาจอยู่ไกลจากโรงเรียนหลายกิโลเมตร ไอเดียนี้คือระบบวัดคุณภาพอากาศในโรงเรียนด้วยเซนเซอร์ราคาประหยัดหลายจุด พร้อม dashboard และแจ้งเตือนครูกับผู้ปกครอง

ใครจะใช้

• ครู/ฝ่ายอนามัยโรงเรียน — ดูค่าปัจจุบัน รับแจ้งเตือน ตัดสินใจเรื่องกิจกรรมกลางแจ้ง
• ผู้บริหารโรงเรียน — ดูแนวโน้มรายสัปดาห์/เดือน ใช้วางแผนติดตั้งเครื่องฟอกอากาศ
• นักเรียน/ผู้ปกครอง — ดูจอแสดงผลหน้าอาคารหรือหน้าเว็บสาธารณะ
• ครูคอมพิวเตอร์/ชุมนุม IoT — ประกอบและดูแลอุปกรณ์

ฟีเจอร์ขั้นต่ำ (MVP)

• อุปกรณ์ ESP32 ต่อเซนเซอร์ฝุ่นแบบเลเซอร์ และเซนเซอร์อุณหภูมิ/ความชื้น ติดตั้งหลายจุด เช่น สนาม หน้าเสาธง ในห้องเรียน
• ส่งค่าเฉลี่ยทุก 1-5 นาทีขึ้นเซิร์ฟเวอร์ผ่าน MQTT หรือ HTTP พร้อม device key
• Dashboard แสดงค่าปัจจุบันแต่ละจุดด้วยสีตามระดับ และกราฟย้อนหลัง 24 ชั่วโมง
• คำนวณค่าเฉลี่ยรายชั่วโมงและรายวัน เทียบเกณฑ์ที่โรงเรียนกำหนด
• แจ้งเตือน LINE กลุ่มครูเมื่อค่าเกินเกณฑ์ต่อเนื่อง พร้อมคำแนะนำ เช่น งดกิจกรรมกลางแจ้ง
• หน้าจอแสดงผลแบบ kiosk สำหรับทีวีหน้าอาคาร
• แจ้งเตือนเมื่ออุปกรณ์ขาดการเชื่อมต่อ

ต่อยอดได้อีก

• เปรียบเทียบค่าในห้องกับนอกห้อง เพื่อดูประสิทธิภาพเครื่องฟอกอากาศ
• ดึงข้อมูลพยากรณ์ฝุ่นมาแจ้งล่วงหน้า
• เปิดข้อมูลให้โรงเรียนในเครือข่ายเปรียบเทียบกัน
• ใช้เป็นสื่อการสอนวิทยาศาสตร์ข้อมูลให้นักเรียนวิเคราะห์

โครงข้อมูลตั้งต้น

Data flow: เซนเซอร์ → ESP32 (เฉลี่ยค่า) → MQTT/HTTP → service รับข้อมูล → ฐานข้อมูล time-series → dashboard และตัวตรวจเกณฑ์แจ้งเตือน

• station — id, school_id, name, location_type (indoor/outdoor), device_key_hash, last_seen_at
• air_reading — station_id, ts, pm25, pm10, temp, humidity
• air_hourly — station_id, hour, pm25_avg, pm25_max
• threshold — id, school_id, level_name, pm25_min, color, advice
• air_alert — id, station_id, level, started_at, ended_at, notified

ระดับความยาก และสิ่งที่จะได้เรียนรู้

ปานกลาง — เหมาะเป็นโปรเจกต์ชุมนุมหรือโครงงานนักเรียนร่วมกับครู

• อ่านค่าเซนเซอร์ผ่าน UART และกรองค่าที่กระโดด
• ออกแบบ topic MQTT และ authentication ต่ออุปกรณ์
• ทำ downsampling ข้อมูล time-series
• ตั้งกฎแจ้งเตือนแบบต้องเกินต่อเนื่อง (debounce) ไม่ให้เตือนรัว

ข้อควรระวัง

• เซนเซอร์ราคาประหยัดมีความคลาดเคลื่อน โดยเฉพาะตอนความชื้นสูง ควรบอกว่าเป็นค่าประมาณ และถ้าเป็นไปได้ให้เทียบกับสถานีมาตรฐานเป็นระยะ
• ความปลอดภัยอุปกรณ์: ใช้ key แยกต่อเครื่อง เปลี่ยนรหัสเริ่มต้น และไม่ให้ใครส่งค่าปลอมเข้าระบบได้
• คำแนะนำด้านสุขภาพควรอิงแนวทางของหน่วยงานสาธารณสุข ระบบไม่ควรให้คำแนะนำทางการแพทย์รายบุคคล
• ติดตั้งเซนเซอร์กลางแจ้งต้องกันฝนแต่ให้อากาศผ่าน และระวังเรื่องไฟฟ้า

โรงเรียนแถวบ้านใครมีวัดฝุ่นเองบ้างครับ ใช้วิธีไหนแสดงผลให้นักเรียนเห็น? และคุณจะ calibrate เซนเซอร์ราคาประหยัดอย่างไรให้ค่าน่าเชื่อถือขึ้น มาแชร์กันครับ ใครทำแล้วเอารูปอุปกรณ์กับ dashboard มาโชว์ในกระทู้ได้เลย