I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8 ,   p p .   2 8 0 ~ 2 9 0   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 1 . p p 2 8 0 - 2 9 0           280       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Desig n and  I m ple m en tatio n of  P o rt a ble O u tdoo r Air   Q ua lity  M ea sure m e nt  Sy s te m   u sing   Arduin o       T eddy   Su ry a   G un a w a n 1 ,   Ya s m in M a hira   Sa if ul  M un ir 2 ,   M ir a   K a rt i w i 3 ,   H a s m a h M a ns o r 4   1, 2, 4 De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   I n tern a ti o n a Isla m ic Un iv e rsit y   M a la y sia ,   M a la y sia   3 De p a rtme n o f   In f o rm a ti o n   S y ste m s,  In tern a ti o n a Isla m ic Un iv e rs it y   M a la y sia ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   13 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Dec  2 ,   2 0 1 7     Re c e n tl y ,   th e re   is  i n c re a sin g   p u b l ic  a w a r e n e ss   o f   th e   re a ti m e   a ir  q u a li ty   d u e   to   a ir  p o ll u ti o n   c a n   c a u se   se v e re   e ffe c ts  to   h u m a n   h e a lt h   a n d   e n v iro n m e n ts.   T h e   A ir  P o l lu tan In d e x   (A P I)  in   M a lay sia   is  m e a su re d   b y   De p a rtme n o f   En v iro n m e n (DO E)  u si n g   sta ti o n a r y   a n d   e x p e n siv e   m o n it o rin g   sta t io n   c a ll e d   Co n ti n u o u s A ir  Qu a li t y   M o n it o ri n g   sta ti o n s (CA QMs)   th a a re   o n l y   p lac e d   in   a re a th a h a v e   h ig h   p o p u lati o n   d e n siti e a n d   h ig h   i n d u strial   a c ti v it ies .   M o re o v e r,   M a lay sia   d id   n o i n c lu d e   p a rti c u late   m a tt e w it h   th e   s ize   o f   les s   th a n   2 . 5 µm   ( P M 2 . 5 )   in   th e   A P m e a su re m e n s y ste m .   In   th is  p a p e r,   w e   p re se n a   c o st  e f f e c ti v e   a n d   p o r t a b le  a ir  q u a li ty   m e a su re m e n s y s tem   u sin g   A rd u in o   U n o   m icro c o n tro l ler  a n d   f o u r   lo w   c o st  se n so rs.  T h is  d e v ice   a ll o w s   p e o p le  to   m e a su re   A P in   a n y   p l a c e   th e y   w a n t.   It  is  c a p a b le  to   m e a su re   th e   c o n c e n tratio n   o f   c a rb o n   m o n o x id e   (CO),  g ro u n d   lev e o z o n e   (O3 a n d   p a rti c u late   m a tt e rs  (P M 1 0   &   P M 2 . 5 in   th e   a ir  a n d   c o n v e rt  th e   re a d in g to   A P v a lu e .   T h is  s y ste m   h a s   b e e n   tes ted   b y   c o m p a rin g   th e   A P m e a s u re d   f ro m   th is  d e v ice   to   th e   c u rre n A P m e a su re d   b y   DO a s e v e ra lo c a ti o n s.  Ba se d   o n   th e   re su lt f ro m   th e   e x p e ri m e n t,   th is  a ir  q u a li ty   m e a su re m e n s y ste m   is   p ro v e d   t o   b e   re li a b le an d   e ff icie n t.   K ey w o r d :   A ir   p o llu t io n   A ir   p o llu t io n   i n d ex   A ir   q u al it y   m o n ito r in g   A r d u i n o   Un o   L o w   co s t se n s o r s   P M2 . 5   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   T ed d y   S u r y G u n a w an ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r i n g ,   I n ter n atio n al  I s la m ic  U n iv er s it y   Ma la y s ia,   J alan   Go m b ak ,   5 3 1 0 0   Ku ala  L u m p u r ,   Ma la y s ia .   E m ail: t s g u n a w an @ i iu m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     I is   v er y   i m p o r ta n t   n o w ad a y s   f o r   p eo p le  t o   b aw ar o f   th cu r r en air   q u alit y   ar o u n d   t h e m .   T h e y   s h o u ld   k n o w   w h et h er   t h e y   ar e   b r ea th in g   clea n   a ir   o r   p o llu ted   air .   T h is   is   b ec au s e   air   p o llu tio n   r a n k ed   f o u r t h   in   r is k   f ac to r   f o r   d ea th   w o r ld w id e.   I n   2 0 1 3 ,   r esear ch er s   f r o m   UB C   s tated   th at   ab o u 3   m i llio n   p eo p le  in   A s ia   d ied   o f   illn ess   a s s o ciate d   to   air   p o llu tio n   [ 1 ] A ir   p o llu tio n   c an   ca u s s ev er h ea lt h   ef f ec ts   s u c h   as  r esp ir ato r y   in f ec tio n s   an d   ca r d io v ascu lar   d is ea s es ,   as  m e n tio n ed   in   [ 2 ]   w h ic h   h as  m ea s u r ed   air   p o llu t io n   u s i n g   P M 2. 5   an d   PM 10   s en s o r s   in   1 9 0   cities  in   C h i n a B esid es ,   air   p o llu tio n   also   g iv ad v er s ef f ec to   th en v ir o n m e n th a ev en t u all y   r es u lted   in   g lo b al   w ar m i n g   an d   cli m a te  ch an g e.   Ma lay s ia  u s es  A ir   P o llu tan t   I n d ex   ( A P I )   to   d eter m in e   th e   air   q u al it y   [ 3 ] .   Dif f er en t   co u n tr ies   h a v e   d i f f er e n t q u alit y   i n d ices  f o r   e x a m p l e,   Un ited   States   an d   C h i n a   u s e s   A ir   Q u alit y   I n d ex   ( A QI ) ,   C a n ad an d   Ho n g   Ko n g   u s e s   Ai r   Q u ali t y   Hea l th   I n d e x   ( A QHI ) Sin g ap o r e   u s es  Po llu tan Sta n d ar d s   I n d ex   ( P SI)   an d   E u r o p u s es  Co m m o n   Air   Qu alit y   I n d ex   ( C AQI )   [ 4 ] .   Mo s o f   t h co u n tr ies  i n   t h w o r ld   h a s   r eg u lated   s i x   cr iter ia  p o llu ta n ts ,   i n cl u d in g   C ar b o n   Mo n o x id ( C O) ,   Ozo n ( O 3 ) ,   Nitr o g e n   Dio x id e   ( NO 2 ) ,   Su l f u r   Dio x id ( SO 2 ) ,   L ea d   ( P b ) ,   an d   p ar ticu late  m atter   ( P M)   w it h   t h s ize  o f   les s   th a n   1 0 µ m   ( P M 10 )   an d   2 . 5 µ m   ( P M 2. 5 )   [ 5 ] .   A ir   q u al it y   i n   Ma la y s ia  i s   m e asu r ed   b y   C o n t in u o u s   A ir   Qu alit y   Mo n i to r in g   s tatio n s   ( C AQM s )   th a t   h av b ee n   p lace d   in   ce r tai n   lo ca tio n s   b y   th Dep ar t m e n t o f   E n v ir o n m e n t ( DOE )   Ma la y s ia .   I t is   d eter m i n ed   b y   m ea s u r in g   t h co n ce n tr at io n   o f   air   p o llu tan t s   a n d   ca lcu la tin g   th i n d ex   lev el   o f   t h p o ll u tan ts T h m o n ito r in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   I m p leme n ta tio n   o f P o r ta b le  Ou td o o r   A ir   Qu a lity Mea s u r eme n   ( Ted d S u r ya   Gu n a w a n )   281   s tatio n s   ar s tatio n ar y   a n d   th e   eq u ip m e n i n   it  ar esti m ate d   to   b ex p en s iv e.   T h er ar o n l y   5 2   m o n ito r in g   s tatio n s   b u ilt all  o v er   Ma la y s i as sh o w n   in   Fig u r 1 .                    Fi g u r 1 .   A ll 5 2   C A QM S in   Ma la y s ia  [ 4 ]       T h cu r r en m o n i to r in g   s tat io n s   i n   Ma la y s ia  h a v n o t   in clu d ed   P M 2. r ea d in g s   in   th A P I   m ea s u r e m e n t s .   Mo s o f   co u n t r ies  lik Si n g ap o r e,   I n d o n esia ,   So u th   Ko r ea   an d   o th er s   h a v alr ea d y   in cl u d ed   PM 2. in   th eir   A P I   m ea s u r e m e n t s y s te m   s i n ce   it i s   m o r h ar m f u th a n   P M 10 .   T h C A QM s   ar p lace d   m ai n l y   i n   lo ca tio n s   w it h   h i g h   p o p u latio n   d en s itie s   an d   h i g h   i n d u s tr i al  ac tiv itie s .   Du to   th at,   ce r tain   a r ea s   w ith   n o   m o n ito r i n g   s tatio n s   ca n   o n l y   d ep en d   o n   th A P I   v alu o f   th n ea r b y   lo ca tio n ,   w h ich   ca n   b less   ac cu r ate.   R ec en h az i n cid en t s   in   So u t h ea s Asi [ 6 ]   h as  s h o w n   t h i m p o r tan a n d   u r g e n c y   o f   d ev elo p in g   a   p o r tab le  an d   lo w - co s air   q u al it y   m o n ito r in g   d ev ice.   I n   t h is   p ap er ,   w d esig n ed   an d   i m p le m en ted   an   o u td o o r   air   q u alit y   m ea s u r e m e n t   s y s te m   o n   A r d u i n o   w h ic h   ca n   est i m ate  t h A P I   v alu e   o f   an y   lo c atio n .   T h s y s te m   is   co s ef f ec ti v e,   p o r tab le  an d   ca n   d is p la y   th r es u lt  in   r ea l - ti m e.   F u r t h er m o r e,   th d e v ic ca n   m ea s u r th e   co n ce n tr atio n   o f   p o llu ta n ts   a n d   ca n   tr an s m it t h r esu lt  w ir el ess l y   to   s er v er .   T h o b j ec tiv o f   t h is   p ap er   is   to   d ev elo p   p o r tab le  o u td o o r   air   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m   u s i n g   A r d u i n o   w i th   lo w   co s s en s o r s .   First,   r elate d   w o r k s   w ill  b e   p r esen ted   i n   Sect io n   2 .   Sec ti o n   3   d is cu s s e s   t h e   A P I   ca lcu la tio n s .   Nex t,  th e   p r o p o s ed   h ar d w ar an d   s o f t w ar d esig n   w il b d escr ib ed   in   Sectio n   4 .   Sect io n   5   ev alu a tes  th e   s y s te m   i m p le m en tatio n ,   ex p er i m en ta s et u p ,   an d   ex p er i m en t s   w ith   v a lid atio n .   Sectio n   6   co n clu d es t h is   p ap er .       2.   RE L AT E WO RK S   Ma n y   r esear c h es  h a v b ee n   co n d u cted   o n   d ev ice  d ev elo p m en f o r   air   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m .   T h is   s ec tio n   w il l h i g h li g h t t h cr itical  r ev ie w   o f   p r ev io u s   w o r k s .     In   [ 7 ] ,   m o b ile   s e n s i n g   s y s te m   ca l led   GasMo b ile”  f o r   p ar t icip ato r y   air   q u al it y   m o n ito r i n g   h as   b ee n   i m p le m en ted .   T h co n ce p t   o f   th i s   s y s te m   is   to   u s p ar tici p atio n   f r o m   t h cit izen   to   co llect  th e   air   q u al it y   m ea s u r e m e n t   ar o u n d   th e m   u s in g   t h eir   s m ar tp h o n e s   s in ce   th e   co n ce n tr atio n   o f   air   p o llu tio n   is   v ar ied   i n   lo ca tio n .   T h m o n ito r i n g   s y s te m   co n s is o f   s en s o r   an d   s o f t w ar t h at  i s   co m p atib le  w it h   An d r o id .   T h e   m ea s u r e m e n w ill  b u p lo ad ed   to   th s er v er   b y   t h u s er   it s elf .   T h is   s y s te m   is   test ed   u s i n g   lo w - co s o zo n e   s en s o r   th at   is   co n n ec ted   to   t h p h o n e   v ia   USB   h o s t   m o d an d   it  is   p o w er ed   b y   b atter y   p ac k .   I i s   s e to   au to m at ic  m o d s o   t h at  it  w ill   b au to m atica l l y   m ea s u r es  th air   q u alit y   e v er y   t w o   s ec o n d s .   GasMo b ile  g iv e s   h ig h   d ata  ac c u r ac y   b ec a u s e   th s e n s o r   ca lib r atio n   is   al w a y s   u p - to - d ate  b y   u tili zi n g   t h r ea d in g s   o f   s e n s o r   n ea r   th r ef er e n ce   m o n ito r in g   s ta ti o n .     Ho w e v er ,   th i s   s y s te m   u til ize  o n l y   o n t y p o f   g as  s en s o r   to   m ea s u r t h air   q u alit y .   An   en v ir o n m e n tal  m o n i to r in g   d ev ice  w h ic h   m ea s u r es  air   q u alit y ,   w ea th er   a n d   ea r th q u ak u s in g   R asp b er r y   P ( R P i)   h as  b ee n   p r o p o s ed   in   [ 8 ] .   T h is   m o n i to r in g   d ev ice  i s   d esi g n ed   s o   t h at   it  ca n   b r e m o tel y   ac ce s s es   th r o u g h   I n ter n et   o f   T h in g s   ( I o T )   p latf o r m .   R ea d i n g s   f r o m   th e   s e n s o r s   ca n   b o b tain ed   o n   t h I o T   p latf o r m   s o f t w ar ca lled   Xi v el y ”  a n d   it  ca n   b ac ce s s ed   b y   an y o n v ia  t h w eb s ite.   T h d ev ice  is   te s ted   an d   p r o v ed   f u n ctio n in g   co r r ec tl y   a n d   ac cu r atel y .   T h o n l y   d r a wb ac k s   o f   t h is   m o n ito r in g   d ev i ce   is   t h at  th p o w er   co n s u m p tio n   o f   R P is   v er y   li m ited .   Mo r eo v er ,   co m p o n e n ts   m u s b ca r ef u ll y   c h o s e n   to   p r ev en d a m a g es  to   th d ev ice.   R ec en tl y ,   t h m ea s u r e m en o f   C O 2   e m i s s io n s   f r o m   i n d u s tr ial  w as  d ev elo p ed   in   [ 9 ] .   T h u s ed   an   A r d u i n o   s y s te m   co n n ec ted   to   SC A D A .   Ho w ev er ,   t h e y   o n l y   li m ited   t h eir   ap p licatio n   to   C O 2   m ea s u r e m en t   o n l y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   2 8 0     2 9 0   282     In   [ 1 0 ] ,   th e y   h a v p r o p o s ed   t w o   co s t e f f ec tiv e   ap p r o ac h es t o   m ea s u r t h a ir   q u ali t y   f in e - g r ain ed   air   q u alit y   in   r ea ti m e.   O n is   to   b d ep lo y ed   in   th e   p u b lic  tr a n s p o r tatio n   s u ch   a s   b u s   a n d   tr ai n   a n d   th o t h er   o n is   p er s o n al   s e n s i n g   d e v ice  f o r   ca r s .   Fo r   p u b lic  tr an s p o r tatio n ,   cu s to m   m ad m o b ile   s e n s i n g   b o x   t h at   co n s is t s   o f   A r d u in o   as  m icr o co n tr o ller ,   C an d   P s en s o r ,   G P r ec eiv er   an d   m o d e m   is   u s ed   w h i le  f o r   ca r s ,   p er s o n al  s en s in g   d ev ice  ( P SD )   NODE     th at  co n s i s o f   C s en s o r   is   u s ed .   T h d ata  o b tain ed   f r o m   b o th   o f   th e   m et h o d   w ill  b g eo   tag g ed   an d   u p lo ad ed   to   th s er v er .   A   w eb   p o r tal  is   p r o v id ed   to   v i e w   t h r ea l - ti m a ir   p o llu tio n .   B o th   o f   t h d ev ices   ar ex p er im e n ted   u n d er   th s a m co n d itio n s   an d   t h r ea d in g s   o f   air   p o llu tio n   lev els  f r o m   b o t h   o f   t h d ev ice   ar s i m ilar .   Ho w e v er ,   th air   q u alit y   m ea s u r e m e n d ata  is   li m ited   to   ar ea s   t h at   o n l y   co v er ed   b y   t h o s tr an s p o r tati o n .     A   s o lar   p o w er ed   lo w   co s t   r ea l - ti m w ir ele s s   a m b ie n air   q u a lit y   m o n ito r in g   s y s te m   f o r   s ch o o ls   h a v b ee n   p r o p o s ed   in   [ 1 1 ] .   T h air   q u alit y   d ata  is   o b tain ed   f r o m   s ev er al  s en s o r   n o d es  t h at  i m p le m e n A r d u i n o   as   m icr o co n tr o ller .   T h d ata   ar e   w ir eles s l y   tr a n s m itted   u s i n g   Z i g B ee   m es h   n et w o r k   to   th s ch o o l‟ s   co m p u ter .   T h s en s o r   n o d co n s is o f   C s en s o r ,   NO2   s en s o r ,   P s en s o r ,   h u m id it y   s e n s o r   an d   tem p er at u r s en s o r s .   T h air   q u alit y   m o n ito r in g   s y s te m   is   p o s i tio n ed   i n   s e v er al  p lace s   ar o u n d   t h s ch o o l.  T h d ata   ac q u ir f r o m   ea ch   m o n ito r in g   s y s te m   w ill  b s en to   th g ate w a y   v ia  r o u ter   an d   it  is   in teg r ated   in to   d atab ase.   Fro m   th e   ex p er i m e n co n d u cted ,   t h p e r f o r m an ce   o f   th is   s en s o r   n o d e s   is   f av o u r ab le.   T h air   q u alit y   ca n   b v ie w ed   i n   r ea l - ti m e,   h o w e v er ,   o n l y   c o m p u ter s   w it h   th s a m n et w o r k   ca n   g et  ac ce s s   to   th m ea s u r e m en t.   In   [ 1 2 ] ,   p o r tab le  an d   lo w   p o w er   co n s u m p tio n   s e n s o r   t h at   ca n   m ea s u r t h co n ce n tr atio n   o f   P M 2. 5   h as b ee n   d e v elo p ed .   T h s en s o r   is   b ased   o n   lig h t sca tter in g .   T h p ar ticles is   d etec ted   b y   lig h t scat ter in g   s i g n al   th at  i s   s e n s ed   b y   t h p h o to   d i o d e.   T h p r o to ty p o f   th is   s en s o r   h as  b ee n   te s ted   w it h   s m o k es  f r o m   ci g ar ette   an d   t h s e n s o r   h as   s h o w n   g r ea t p o ten tial   f o r   a n   ac c u r ate  d ev i ce .     T h is   d ev ice  i s   m ad s p ec i all y   to   m ea s u r e   th e   co n ce n tr atio n   o f   P M 2. 5 .   A   s e n s o r   f o r   p u b lic  b icy cle  h as  b ee n   d ev elo p ed   in   [ 1 3 ]   to   m o n ito r   t h air   q u alit y   i n   t h e   cit y .   T h d ev ices  co n s i s t   o f   s i n g le  ch i p   p r o ce s s o r ,   GP S   r ec eiv er ,   B lu eto o th   in ter f ac e,   ex h a u s g as  s e n s o r   an d   P s en s o r .   W h en   u s er   r e n ts   t h p u b lic  b ic y cle,   t h s e n s o r   d ev ice  w ill  s tar to   co llect  t h air   p o llu tio n   d ata  a n d   th ese  d ata  w il b s to r ed   in   SD  ca r d .   On ce   th u s er   h av f in is h   r en tin g   t h b ic y c le,   th d ata  f r o m   t h d ev ice   o n   b ic y cle  w i ll  b u p lo ad ed   to   th d ata  ce n tr v ia  B lu e to o th   i n ter f ac e.   T h d ev ice  h as  b e en   d e m o n s tr ated   i n   t w o   en v ir o n m e n t;  o u td o o r   an d   in d o o r .   T h r esu lt  o b tain ed   in d icate s   t h at  th i s   m e th o d   is   v er y   ef f ec ti v to   m o n ito r   th air   q u alit y .   Ho w e v er ,   th ar ea   o f   m ea s u r em en d o   n o h av w id co v er ag ar g u ab l y   a n d   s o m e w h at  r an d o m   s in ce   i t o n l y   d ep en d s   o n   th b ic y cle  u s er .   In   [ 1 4 ] ,   an   au to m atic  air   q u a lit y   m o n ito r i n g   s y s te m   h as  b ee n   p r o p o s ed   b ased   o n   w ir el ess   s e n s o r   n et w o r k   ( W SN)   tec h n o lo g y   t h at  i n te g r ates  w i th   Glo b al  S y s te m   f o r   Mo b ile  C o m m u n ic atio n   ( GSM) .   T h e   s y s te m   in c lu d es  s i g n al  p r o ce s s in g   m o d u le  a n d   s en s o r   n o d th at  co n s is ts   o f   C s en s o r   an d   g ate w a y .   T h e   g ate w a y   w i ll  tr an s m i th d ata  co llected   b y   th s en s o r   n o d es  to   th co n tr o ce n tr v ia  Sh o r Me s s ag Ser v ice   ( SMS)   th at  is   p r o v id ed   b y   G S M.   T h m ai n   d r a w b ac k s   o f   th is   m o n ito r in g   s y s te m   is   t h s e n s o r   n o d es  co n s i s t   o f   o n l y   o n air   q u alit y   s e n s o r   w h ic h   is   C s e n s o r .     A   lo w   co s a ir   q u alit y   m o n it o r in g   u s i n g   s el f - p o w er ed   d ev ice  h as  b ee n   i m p le m e n ted   in   [ 1 5 ] .   T h d ev ice  m ea s u r es  t h co n ce n tr atio n s   o f   C O,   P an d   O3   an d   it  ca n   b o p er ated   o ff - g r id   u s in g   b atter y   o r   s o lar   p an el.   R ed b o ar d   A r d u i n o   clo n is   u s ed   a s   m icr o - co n tr o ller   an d   GSM   m o d u le  i s   i n clu d ed   s o   th at  s en s i n g   d ata  ca n   b tr an s f er r ed   w ir ele s s l y   t o   s er v er   f o r   s to r in g   th r es u lt  an d   to   m ap   th r ea l - ti m r esu l u s i n g   s o f t w ar e.   T h d e v ice  is   test ed   f o r   s e v e n   d a y s   a n d   t h r es u lt  co llec ted   f it  th e   tr en d s   o f   c u r r en t   air   q u alit y   i n   t h ar ea .   Ho w e v er ,   th d ev ice  o n l y   m ea s u r es t h co n ce n tr atio n   o f   p o llu tan t a n d   d id   n o t e v al u ate  t h air   p o llu tan t i n d ex .   A   v eh icu lar   air   p o llu tio n   m o n ito r in g   s y s te m   u s in g   I o T   h as  b ee n   i n tr o d u ce d   in   [ 1 6 ] .   T h s y s te m   co n s is ts   o f   R ad io   Fre q u e n c y   I d en tif icat io n   ( R FID )   r ea d er   w it h   C O 2   s e n s o r   an d   s u l f u r   o x id es  ( SO x )   s e n s o r   th at  ar in te g r ated   alo n g   with   Ar d u in o   m icr o co n tr o ller .   T h m o n ito r in g   s y s te m   w ill  b p lace   at  r o ad s id es  an d   it   w il d etec v e h icle s   t h at  h a v e   b ee n   in s er ted   w ith   R FID   ca r d s .   W h en   v e h icle s   p ass e s   b y   th m o n ito r in g   d ev ice,   th R FID   r ea d er   w ill   d etec th v e h icle  a n d   s en s o r s   w il b ac ti v ated   to   m ea s u r t h air   q u al it y   p r o d u ce d   b y   t h v e h icles.  I f   t h v eh icle  e x ce ed ed   air   q u alit y   lev el  th a h a v b ee n   s et,   w ar n in g   m es s ag w il l   b s en to   t h v e h icle s   o w n er   u s i n g   I o T   ap p licatio n .   T h s y s te m   is   ex p er i m en ted   w i th   d if f er e n t y p es  o f   v eh ic le  a n d   t h p er f o r m a n ce   is   v er i f ied   as   s u cc es s f u l.   H o w e v er ,   in   o r d er   to   i m p le m e n t h i s   m o n i to r in g   s y s te m ,   R FID   ca r d   m u s b in s er ted   in   v e h icles  o r   else  t h m o n ito r i n g   s y s te m   w ill  n o b ab le  to   m ea s u r th e   air   q u alit y .   In   [ 1 7 ] ,   th e y   p r esen ted   s m a r s en s o r   s y s te m   f o r   air   q u ali t y   m o n ito r i n g .   T h s y s te m   co n s i s o f   a   m icr o p r o ce s s o r ,   P M 2 . 5   s en s o r ,   C O 2   s en s o r ,   C s en s o r ,   h az ar d   g as  d etec to r   an d   VOC  s en s o r .   W h en   a n   in d iv id u al  w a n ts   to   m ea s u r t h air   q u ali t y   u s in g   t h d ev ic e,   h ca n   r u n   th ap p licatio n   o n   h i s   s m ar tp h o n e.   T h s en s o r   w il s tar t   m ea s u r i n g   th e   air   q u ali t y   a n d   tr a n s m i th d ata  b ac k   to   t h s m ar tp h o n v ia  B l u eto o th .   T h d ata  ca n   b u p lo ad ed   to   t h s er v er   w i th   t h i n f o r m atio n   o f   GP lo ca tio n ,   d ate  a n d   tim e.     Ho w ev er ,   t h e   r ea l - ti m air   q u alit y   in f o r m a ti o n   o f   p lace   ca n   o n l y   b o b tai n ed   if   t h u s er   s u b m it t h r ea d in g s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   I m p leme n ta tio n   o f P o r ta b le  Ou td o o r   A ir   Qu a lity Mea s u r eme n   ( Ted d S u r ya   Gu n a w a n )   283   co o p er ativ s e n s i n g   s y s t em   f o r   air   q u alit y   m o n i to r in g   ca l led   u Se n s e   h as   b ee n   p r o p o s ed   in   [ 1 8 ] u Se n s co n s is o f   C s en s o r ,   C O 2   s e n s o r ,   NO 2   s e n s o r ,   O 3   s en s o r   an d   VOC  s en s o r .   T h s en s o r s   w ill  m ea s u r th co n ce n tr atio n   o f   p o llu tan t s   an d   s en d   th d ata  to   u Se n s s er v er   v ia  W i - F i.  T h s er v er   w i ll  s to r th s e n s i n g   d ata  in to   d atab ase  an d   t h d ata  ca n   b ac ce s s ed   b y   all   u Sen s u s er   in   t h w eb s i te.   T h is   d ev ice  is   test ed   an d   s en s o r   ar p r o v en   to   w o r k   co r r ec tl y   a n d   ac c u r atel y .   Ho w ev er ,   o n l y   W i - Fi  co n n ec ti v it y   is   av ailab le  s in ce   t h is   d ev ic is   i n te n d ed   to   m ea s u r air   q u alit y   o u ts id h o m e s .   T h er ef o r e,   to   d ep l o y   t h is   d e v ice,   W i - Fi  ac ce s s   p o in t is ess e n tia l.   Mo s o f   t h r esear c h er s   h av e   d esig n ed   th eir   a ir   q u alit y   m o n ito r in g   s y s te m   w it h   w ir ele s s   s e n s o r   n et w o r k .   T h d ata  m ea s u r ed   f r o m   th d e v i ce   w i ll  tr a n s m it  w ir ele s s l y   to   t h s er v er   s o   t h at  th r e s u l ca n   b e   m o n ito r   b y   e v er y o n e.   Fo r   th i s   r esear ch ,   t h s y s te m   w il o n l y   d is p la y   t h c u r r en A P I   v al u a n d   s to r it   in   a   m e m o r y   ca r d   f o r   d ata  lo g g in g .   P r ev io u s   r esear ch e s   h a v d esig n ed   lo w   co s o r   c o s ef f ec ti v d ev ice  u s i n g   s e n s o r s   a n d   m icr o co n tr o ller s   th a ar ea s i l y   av ai lab le  in   t h m ar k ets.  I n   ad d itio n ,   m o s o f   th air   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m   d id   n o i n clu d all  s i x   p o llu tan t s   s e n s o r s   a n d   o n l y   m ea s u r t h m ain   p o llu ta n ts   i n   t h ar ea   s u ch   a s   O 3 C an d   P M.   T h is   w ill  b s i m ilar   to   th is   s t u d y   as  t h air   q u alit y   m ea s u r e m en s y s te m   w il o n l y   i n cl u d th r e e   s en s o r s   th at  m ea s u r d o m in a n t a ir   p o llu tan ts   i n   Ma la y s ia.       3.   AIR P O L L UT I O I ND E ( AP I )   CALCU L A T I O N   A P I   is   es tab lis h ed   to   p r o v id th p u b lic  w i th   in f o r m at io n   th at  i s   ea s y   to   u n d er s ta n d   ab o u th a ir   p o llu tio n   lev e l.  A P I   in   Ma la y s ia  is   ca lcu la ted   b ased   o n   th n e w   Am b ie n A ir   Qu al it y   S ta n d ar d s   in   Ma la y s ia.   I is   d ev elo p ed   to   f o llo w   th P o llu tan S ta n d ar d   I n d ex   ( P SI)   s y s te m   t h at  h a s   b ee n   r eg u lat ed   b y   Un ited   States   E n v ir o n m e n tal  P r o tectio n   Ag en c y   ( USEP A ) .   T h n e w   s tan d ar d   a d d ed   o n n e w   p o llu tan w h ic h   is   p ar ticu lat e   m atter   w it h   t h s ize  o f   le s s   t h an   2 . 5 µm   ( P M 2. 5 )   to   th ex i s ti n g   p o ll u ta n ts   w h ic h   ar C ar b o n   Mo n o x id ( C O) ,   Ozo n ( O 3 ) ,   Nitr o g en   Dio x id ( NO 2 ) ,   S u l f u r   Dio x id e   ( SO 2 )   an d   p ar ticu late  m atter   w it h   t h s ize  o f   le s s   th a n   1 0 µm   ( P M 10 ) A lt h o u g h   P M 2. is   in c lu d ed   i n   t h n e w   Am b ie n A ir   Q u ali t y   Sta n d ar d s ,   th ex is t in g   m o n i to r in g   s tatio n s   in   Ma la y s ia   d id   n o h av th eq u ip m en to   m ea s u r e   th p o llu tan y e t.  T ab le  1   s h o w s   t h A P I   v alu es   an d   its   i n d icatio n .       T ab le  1.   A P I   Valu es a n d   C o lo u r   C o d ed   I n d icato r s     A P I   I n d i c a t i o n   C o l o u r   B e l o w   5 0   G o o d     51 -   1 0 0   M o d e r a t e     1 0 1 -   2 0 0   U n h e a l t h y     2 0 1 -   3 0 0   V e r y   u n h e a l t h y     M o r e   t h a n   3 0 0   H a z a r d o u s           A P I   v al u is   ca lc u lated   f o r   all  p o llu tan t s   an d   it  i s   ca lled   as  s u b - A P I   v alu e.   T o   o b tain   th f i n al  A P I   v alu e,   ea ch   s u b - A P I   v a lu e   is   co m p ar ed   a n d   th e   h ig h est   s u b - A P I   is   co n s id er ed   as  th e   d o m i n an t   p o llu ta n a n d   is   tak e n   as  t h A P I   v alu e.   T h s u b - A P I   ( )   v alu o f   CO O 3 NO 2 SO 2,   an d   PM   ar ca lcu lated   u s in g   f o r m u la   g iv e n   b y   D OE   [ 3 ]   as sh o w n   i n   E q u atio n   ( 1 )   to   E q u atio n   ( 6 ) .     30 10 30 300 30 15 9 200 15 9 9 100 9 3 20 3 50 9 100 CO CO CO CO CO CO CO CO CO C C C C C C C C           ( 1 )     4 . 0 1000 4 . 0 300 4 . 0 2 . 0 500 2 . 0 200 2 . 0 1000 3 3 3 3 3 3 3 O O O O O O O C C C C C C           ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   2 8 0     2 9 0   284   2 . 1 250 2 . 1 300 2 . 1 6 . 0 67 . 166 6 . 0 200 6 . 0 17 . 0 56 . 232 17 . 0 100 17 . 0 24 . 588 2 2 2 2 2 2 2 2 2 NO NO NO NO NO NO NO NO NO C C C C C C C C         ( 3 )     6 . 0 250 6 . 0 300 6 . 0 3 . 0 33 . 333 3 . 0 200 3 . 0 04 . 0 61 . 384 04 . 0 100 04 . 0 2500 2 2 2 2 2 2 2 2 2 SO SO SO SO SO SO SO NO SO C C C C C C C C         ( 4 )     500 500 400 500 420 25 . 1 420 300 420 350 43 . 1 350 200 350 150 5 . 0 150 100 150 50 5 . 0 50 50 50 PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM PM C C C C C C C C C C C C           ( 5 )     PM SO NO O CO API , , , , m a x 2 2 3             ( 6 )     w h er 2 2 3 , , , SO NO O CO C C C C is   th co n ce n tr atio n   o f   CO O 3 NO 2 SO 2   in   p p m ,   w h ile   PM C is   th e   co n ce n tr atio n   o f   PM   i n   g / m 3 .       4.   P RO P O SE AIR  Q UA L I T M O NIT O RING   S YST E M   T h air   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m   is   d esi g n ed   u s in g   lo co s s en s o r s   an d   m icr o co n tr o ller .   I is   co m p ac an d   p o r tab le  m a k in g   it  ea s y   to   m ea s u r air   q u alit y   in   a n y   p lace .   I is   ca p a b le  to   m ea s u r th e   co n ce n tr atio n   o f   f o u r   t y p es o f   p o llu tan w h ic h   ar C O,   O 3 ,   P M 10   an d   P M 2. 5     4 . 1 .   H a rdw a re   Desig n   T h air   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 2   co n s is ts   o f   A r d u in o   U n o ,   C s en s o r ,   O 3   s en s o r ,   P M 10   s en s o r ,   P M 2. s en s o r ,   1 6 x 2   L C d is p la y   an d   SD  ca r d   r ea d er .   GP m o d u le   an d   R T C   m o d u le   co u ld   b ad d e d   as  w ell.   T h s en s o r s   w i ll  m ea s u r t h p o llu tan co n ce n tr at io n   an d   co n v e r th v al u to   s u b - A P I   v a lu e.   T h s u b A P I   v alu e   o f   ea c h   p o llu ta n t s   a n d   t h A P I   v al u ar d i s p la y ed   a n d   s to r ed   f o r   d ata  lo g g i n g .   T h ese  p o llu tan s e n s o r s   ar ch o s en   b ec au s C O,   O 3   an d   P ar th d o m i n an air   p o llu ta n t s   in   Ma la y s ia  m o s t   o f   th ti m e   [ 4 ] .           Fig u r 2 .   B lo ck   Diag r a m   o f   t h P r o p o s ed   A ir   Qu alit y   Me as u r e m en S y s te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   I m p leme n ta tio n   o f P o r ta b le  Ou td o o r   A ir   Qu a lity Mea s u r eme n   ( Ted d S u r ya   Gu n a w a n )   285   T h is   d ev ice  u ti lizes  A r d u in o   Un o   as  t h m icr o co n tr o ller   d u to   its   lo w   co s co m p ar ed   to   o th er s ,   s u ch   as  R asp b er r y   P an d   B ea g leB o n e   [ 1 9 ] .   A r d u in o   Un o   is   t h e   b asic  an d   m o s u s ed   b o ar d   i n   th all  A r d u in o   b o ar d s .   I co n s is ts   o f   1 4   d ig i tal  in p u t/o u tp u ( I /O)   p in s   a n d   6   an alo g   in p u p in s   w h ic h   is   s u f f ic ien f o r   all   co m p o n e n t s   i n   th i s   d ev ice.   I n   ad d itio n ,   it  u tili ze s   SD  ca r d   m o d u le  f o r   d ata  lo g g i n g ,   an d   1 6 x 2   L C d i s p la y .   T h is   s y s te m   co u ld   b e x ten d ed   b y   v ar io u s   m o d u le s   co m p a tib le  w it h   A r d u i n o ,   s u ch   as  E t h er n et   s h ield ,   GSM/GP R s h ie ld ,   GP S lo g g er   s h ield ,   R T C   s h ie ld ,   etc.           ( a)       ( b )         ( c)       ( d )     Fig u r 3 .   Sen s o r s   u s ed   in   t h i s   r esear ch : ( a)   MQ - 9   C s e n s o r ,   ( b )   MQ - 1 3 1   O 3   s en s o r ,     ( c)   Sh in y ei  P P D4 2 NS P M 2 . 5   s en s o r ,   an d   ( d )   G P 2 Y1 0 1 0 A UF P M 10   s en s o r       T o   m ea s u r t h co n ce n tr atio n   o f   C O,   MQ - 9   g as   s e n s o r   i s   u s ed   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   3 ( a) .   I ca n   d etec t   C co n ce n tr atio n   f r o m   1 0 p p m   to   1 0 0   p p m .   T o   m ea s u r t h co n ce n tr atio n   o f   g r o u n d   le v el  o zo n e,   M Q - 1 3 1   s en s o r   is   u s ed ,   as   s h o w n   in   Fig u r e   3 ( b ) .   I ca n   d etec O 3   w it h i n   r an g es   f r o m   1 0 p p b   to   2 p p m .   S h i n y e i   P P D4 2 NS   o p tical  d u s s e n s o r   is   u s ed   to   m ea s u r t h co n ce n tr atio n   o f   P M 2. 5   as  s h o w n   i n   Fig u r e   2 ( c) .   I ca n   d etec p ar ticles  w it h   th m i n i m u m   s ize   o f   o n m icr o m etr e.   Sh ar p   G P 2 Y1 0 1 0 A UF  co m p ac o p tical  d u s t   s en s o r   is   u s ed   to   m ea s u r th co n ce n tr atio n   o f   P M 10 ,   as  s h o w n   in   F ig u r e   3 ( d ) .   T h is   s en s o r   d etec ts   all  p ar ticles  in   t h air .   T h s u b - A P I   v al u es   o f   ea c h   p o llu tan t   an d   A P I   v al u ar d is p la y ed   t h r o u g h   1 6 x 2   L C d i s p la y   a n d   also   s to r ed   in   SD  ca r d   f o r   d at lo g g i n g .   T h is   d ev ice  is   p o w er ed   b y   5 ex ter n al  p o w er   s u p p ly   an d /o r   b atter y   w it h   c h ar g er   m o d u le.     4 . 2 .   So f t wa re   Desig n   T h air   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m   i s   p r o g r a m m ed   ac co r d in g   to   th f lo w ch ar s h o w n   i n   Fig u r e   u s i n g   A r d u i n o   I n te g r ated   E n v ir o n m e n ( I DE ) .   T h p r o g r am   is   d iv id ed   in to   f o u r   m aj o r   p a r ts ,   d ata  co llectio n ,   d ata  co n v er s io n ,   d ata  co m p ar i s o n ,   an d   d ata  class i f icat io n .   I n   d ata  co llectio n ,   ea ch   s e n s o r   w i ll  m ea s u r t h co n ce n tr at io n   o f   p o llu ta n ts .   Fo r   MQ -   9   an d   MQ -   1 3 1   s en s o r ,   th ese  s en s o r s   w il l   r etu r n   an alo g   v alu e s   an d   f o r   Sh i n y ei  P P D4 2 NS  an d   Sh ar p   GP 2 Y1 0 1 0 A UF,  it  r etu r n   d ig ital v a lu e s I n   d ata  co n v er s io n ,   b o th   an alo g   an d   d i g ital   v alu o b tai n ed   f r o m   t h m ea s u r e m e n wi ll b co n v er ted   to   ea ch   o f   th p o ll u tan co n ce n tr atio n   u n it  w h ic h   ar p p m   f o r   C a n d   O 3 ,   an d   µ g / m 3   f o r   P b ased   o n   th s e n s o r s   d ata  s h ee t.  T h co n ce n tr atio n   o f   ea ch   p o llu t an ts   w i ll  b u s ed   to   ca lcu late  t h s u b   A P I   v al u o f   ea ch   p o llu tan t s   u s in g   E q u ati o n   ( 1 )   t o   E q u atio n   ( 3 ) .   I n   d ata  co m p ar is o n ,   t h f o u r   s u b   A P I   v alu w ill  b e   co m p ar ed   w it h   ea c h   o t h er   a n d   th e   h ig h est   s u b - A P I   a m o n g   all  p o llu tan t   w ill   b th e   A P I   v al u e. I n   d ata  class i f icatio n ,   t h A P I   v al u i s   clas s if ied   in to   t h A P I   in d ic atio n   i n   T ab le  I .   T h s y s te m   i s   s et  to   m ea s u r t h e   A P I   v al u ev er y   f i v m in u te s .   Fig u r 4   s h o w s   t h f lo w ch ar o f   Air   Qu alit y   Me a s u r e m en t S y s te m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   2 8 0     2 9 0   286       Fig u r 4 .   Flo w c h ar t o f   A ir   Q u alit y   Me as u r e m en t S y s te m       5.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th i s   s ec tio n ,   th ac t u al  d ev ice  i m p le m en ta tio n   w i ll  b p r esen ted ,   C O,   P M,   an d   O 3   e x p er i m en tal   s etu p   w ill b d is c u s s ed ,   as  w el l a s   th r es u lts   a n d   an al y s is .     5 . 1 .   Sy s t e m   I m p le m e nta t io n   T h ac tu al  s y s te m   i m p le m e n t atio n   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   5 .   As  it   is   i n te n d ed   f o r   o u td o o r   air   q u ali t y   m ea s u r e m e n t,  p o r tab le  b atter y   w as  u s ed   w it h   p r o p er   en clo s in g   b o x .           Fig u r 5 .   A ct u al  S y s te m   I m p l e m en tatio n       5 .2 .   E x peri m e nta l Set up   B ef o r w test ed   t h o v er all  s y s te m ,   w e   co n d u cted   s e v er al  e x p er i m e n ts   to   ev a lu ate   ea ch   s en s o r s ,   i.e .   t w o   C O   s e n s o r s ,   t w o   P s e n s o r s ,   an d   o n O 3   s e n s o r .   T h ex p er i m e n tal  s et u p   f o r   ea ch   s en s o r   ar s h o w n   i n   Fig u r 6 ,   Fig u r 7 ,   an d   Fig u r e   8 ,   r esp ec tiv el y .   T w o   t y p s e n s o r s   ar u s ed :   M Q7   an d   MQ 9   s en s o r .   T w o   e x p er i m en ts   ar co n d u cted   f o r   C s e n s o r   i n   t w o   d if f er e n t so u r ce s   o f   C wh ich   ar s m o k f r o m   ci g ar ett an d   e m is s io n   f r o m   ca r   ex h au s t.   PM 10   an d   P M 2. s en s o r s   w er b o th   test ed   to g eth er   in   s a m co n d itio n .   P o w d er   w ill  b u s ed   as  th d u s t so u r ce   an d   f a n   w as d ir ec ted   to w ar d s   th p o w d er   to   m ak s u r it sp r ea d   in   th co n ta i n er .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   I m p leme n ta tio n   o f P o r ta b le  Ou td o o r   A ir   Qu a lity Mea s u r eme n   ( Ted d S u r ya   Gu n a w a n )   287   As  s h o w n   i n   Fi g u r 8 ,   t o   d etec O 3 ,   an   e x p er i m e n is   c o n d u cted   at  t w o   d if f er en t i m es.  O n e   ex p er i m e n i s   co n d u cted   in   t h m o r n i n g   a n d   an o t h er   o n i s   co n d u cted   i n   t h a f ter n o o n .   T h s e n s o r   i s   p lace d   n ea r   b u s   s to p   b esid r o ad   t h at  h a v li g h t tr af f ic.   T o   test   th air   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m ,   t h d ev ice  i s   p lace d   in   th r ee   d i f f er en t   lo ca tio n s   to   m ea s u r t h cu r r en air   q u alit y .   T h r esu lt  o f   t h ex p er i m e n is   co m p ar ed   w i th   th A P I   v alu e   m ea s u r ed   b y   C A QM s   i n   B atu   Mu d at  th s a m ti m o f   th ex p er i m en t.  Fig u r e   9   s h o w s   th ex p er i m en s etu p   at  th th r ee   d if f er e n t lo ca tio n s ,   i.e .   h o s tel,   f ac u lt y ,   a n d   r o ad s id e.             Fig u r 6 .   C ex p er i m e n tal  s et u p     Fig u r e   7 .   P ex p er im e n tal  s et u p           Fig u r 8 .   O3   ex p er i m en tal   s et u p           ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r 9 E x p er i m en tal  s et u p   in   th r ee   d if f er e n t lo ca tio n s : ( a)   h o s tel ,   ( b )   f ac u lt y ,   an d   ( c)   r o ad s id e       5. 3 .   AP I   Resul t s   T h r esu lt  o f   th ex p er i m e n i s   co m p ar ed   w i th   t h cu r r en A P I   v alu m ea s u r ed   b y   C AQ Ms  in   B atu   Mu d at  t h s a m ti m e   o f   t h ex p er i m e n t.  T h s u b A P I   is   p lo tted   ev er y   f i v m i n u tes   f o r   an   h o u r   f o r   ea c h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   2 8 0     2 9 0   288   lo ca tio n   as s h o w n   i n   Fi g u r 6 .   T o   v alid ate  th m ea s u r ed   d at a,   th s a m ex p er i m en t i s   co n d u cted   n ea r   th B at u   Mu d C A QM s .   T h f in a l r esu lt o f   th e x p er i m e n ts   i s   co n cl u d ed   in   T a b le  2 .           Fig u r 10.   Su b A P I   f o r   th r ee   d if f er en t lo ca tio n s       I ca n   b o b s er v ed   f r o m   Fi g u r 10   th at  s u b A P I s   o f   P M 10   ar th h i g h e s a m o n g   all  p o ll u t an ts   in   al l   lo ca tio n s .   S u b A P I   o f   P M 2. 5   r e m ai n s   lo w   i n   all  t h r ee   lo ca tio n s .   T h is   is   d u to   t h f ac t t h at  P M 2. 5   m ea s u r ed   v er y   s m al p ar ticles  an d   it  co u ld   o n l y   b d etec ted   w h en   t h air   p o llu tio n   is   v er y   s e v er e.   As  s h o w n   in   Fi g u r e   1 0 ( a )   an d   Fi g u r 1 0 ( b ) ,   th s u b A P I s   o f   CO   an d   O 3   ar all  ze r o   b ec au s t h er ar n o   e m i s s io n   o f   v eh ic les  d u r in g   t h e   ex p er i m e n t.  W h ile   in   Fi g u r e   10 ( c) ,   th er ar r ea d in g s   o n   s u b A P I   o f   C O,   b u it  i s   r ath er   lo w .   T h is   i s   b ec au s e   o f   th li g h tr af f ic  d u r in g   t h ex p er i m e n an d   th co n ce n tr a tio n   o f   C d ep en d s   o n   t h v e h icles  t h at  p r o d u ce   lar g a m o u n o f   e m is s io n .   As   s h o w n   i n   Fig u r e 10 ( c) ,   th s u b - A P I s   o f   O 3   ar t h h i g h e s co m p ar ed   to   Fig .   10 ( a) ( b ) .   T h is   co u ld   d u to   t h p r ese n ce   o f   C a n d   o t h er   p o llu ta n ts   t h at   r ea cts   to g e th e r   in   th e   p r esen ce   o f   s u n li g h t.   B ased   o n   T ab le  2 ,   ea ch   lo c atio n s   i n d icate s   d if f er en A P I   th an   th v alu m ea s u r ed   b y   n ea r b y   C A QM s .   T h A P I   v alu f r o m   th ex p er i m en at  t h r o ad s id is   s o   m u ch   h i g h er   t h an   t h A P I   v al u in d icate s   b y   C A QM s .   T h is   is   b ec au s th er ar m o r p o llu tan t s   at  th r o ad s id c o m p ar ed   to   o th er   lo ca tio n s   d u to   th e   e m is s io n   f r o m   v eh ic les.  T h s y s te m   is   v al id ated   w it h   t h C A QM s   at  B at u   M u d b y   co n d u cti n g   t h s a m e   ex p er i m e n as  Fi g u r e   5   ( a) ,   ( b )   an d   ( c) .   T h p e r ce n tag o f   er r o r   is   f o u n d   to   b 1 4 %.  Ne v er th ele s s ,   t h s u b - A P I   o f   ea ch   lo ca tio n   m atc h   w i th   t h cu r r en s u r r o u n d in g s   o f   th ex p er i m en t lo ca tio n .   Fro m   th is   e x p er i m e n t,  it   ca n   b co n clu d ed   th at  d i f f er e n t p lace s   h av d i f f er en A P I   v al u ev e n   th o u g h   t h e y   ar n ea r b y   to   ea ch   o th e r .         T ab le  2 .   R esu lts   o f   A P I   E x p er i m e n ts   L o c a t i o n   B a t u   M u d a   ( C A Q M S )   H o st e l   C a m p u s   R o a d s i d e   A v e r a g e   A P I   v a l u e   55   39   37   55   I n d i c a t i o n   M o d e r a t e   G o o d   G o o d   M o d e r a t e   D o mi n a n t   p o l l u t a n t   PM 10   PM 10   PM 10   PM 10   A P I   v a l u e   ( C A Q M S )   64   38   40   35   D o mi n a n t   p o l l u t a n t   ( C A Q M S )   PM 10   PM 10   PM 10   PM 10   I n d i c a t i o n   ( C A Q M S )   M o d e r a t e   G o o d   G o o d   G o o d       6.   C O NCLU SI O NS   I n   th is   p ap er ,   an   o u td o o r   ai r   q u alit y   m ea s u r e m e n s y s te m   h a s   b ee n   s u cc e s s f u ll y   d es ig n ed   an d   i m p le m en ted .   T h d ev ice  u til ize  A r d u i n o   Un o   a s   t h m icr o co n tr o ller   an d   f o u r   lo w   co s t   p o llu tan s e n s o r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   I m p leme n ta tio n   o f P o r ta b le  Ou td o o r   A ir   Qu a lity Mea s u r eme n   ( Ted d S u r ya   Gu n a w a n )   289   w h ic h   ar C s en s o r ,   O 3   s en s o r ,   PM 10   an d   P M 2 . 5   s en s o r .   T h is   s y s te m   is   co s e f f ec t iv a n d   p o r tab le   co m p ar ed   to   th e x i s ti n g   m o n ito r in g   s tat io n s   w h ic h   ar s tatio n ar y   a n d   co s tl y .   I t   is   co n v e n ie n to   b u s ed   b y   p eo p le  o f   a ll   ag es  a n d   also   ca n   b u s ed   a n y ti m a n d   a n y w h er e.   O u r   v a lid atio n   w it h   B at u   M u d C A Q M s h o w ed   th at   o u r   d ev elo p ed   s y s te m   ar i n   p ar   w it h   th e   C AQM w it h   a n   er r o r   ar o u n d   1 4 %.  Mo r eo v er ,   th is   s y s te m   is   al s o   ca p ab le  to   m ea s u r th e   co n ce n tr atio n   o f   P M 2. 5   an d   e v al u ate   th e   s u b - A P I   v al u w h ic h   t h cu r r en m o n ito r in g   s tatio n s   i n   Ma la y s ia  ar n o a b le  to   d o   s o   y et.   T h er ef o r e,   th is   air   q u alit y   m ea s u r e m en s y s te m   ca n   co n tr ib u te   to   th d ev elo p m en o f   th c u r r en A P I   m ea s u r e m e n s y s t e m   in   Ma la y s ia.   Fu t u r w o r k s   i n clu d p r o p er   s en s o r   ca lib r atio n   to   lo w er   t h e   p er ce n tag e   o f   e x p er i m e n tal   er r o r   o f   th s y s te m ,   a n d   ad d itio n   o f   o th er   A r d u in o   s h ield s   to   ex ten d   t h f u n ctio n a liti es o f   t h d ev elo p ed   s y s te m .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r s   w o u ld   li k to   ex p r ess   th eir   g r atit u d to   th I n t er n atio n al  I s la m ic  U n i v er s it y   Ma la y s ia w h ic h   h a s   p r o v id ed   f u n d in g   f o r   th r esear ch   th r o u g h   t h R es ea r ch   I n itiati v Gr a n t Sc h e m e,   R I GS1 6 - 066 - 230 .       RE F E R E NC E S   [1 ]   H.  Am o s,  " P o o a ir  q u a li ty   k il ls  5 . 5   m il li o n   w o rld w id e   a n n u a ll y , "   [ h tt p s:/ /n e w s.u b c . c a /2 0 1 6 / 0 2 /1 2 /p o o r - a ir - q u a li ty - k il ls - 5 - 5 - m il li o n - w o rld w id e - a n n u a ll y / ] ,   Re tri e v e d   o n   [2 ]   K.  J.  M a ji ,   M .   A ro ra ,   a n d   A .   K.  Dik sh it ,   " Bu rd e n   o f   d ise a s e   a tt ri b u ted   t o   a m b ien P M 2 .   5   a n d   P M 1 0   e x p o su re   i n   1 9 0   c it ies   in   Ch i n a , "   En v iro n me n t a S c ien c e   a n d   P o ll u ti o n   Res e a rc h ,   v o l.   2 4 ,   p p .   1 1 5 5 9 - 1 1 5 7 2 ,   2 0 1 7 .   [3 ]   DOE - M a la y sia ,   " A   G u id e   to   A ir  P o ll u tan I n d e x   (A P I)  i n   M a lay sia ,   4 t h   E d it i o n , "   D.  o .   E n v iro n m e n t,   Ed . ,   2 0 0 0 .   [4 ]   A .   A z id ,   H.  Ju a h ir,   M .   E .   T o rim a n ,   M .   K.  A .   Ka m a ru d in ,   A .   S .   M .   S a u d i,   C.   N.   C.   Ha sn a m ,   N.  A .   A .   A z i z ,   F .   A z a m a n ,   M .   T .   L a ti f ,   a n d   S .   F .   M .   Zain u d d in ,   " P re d icti o n   o f   th e   lev e o f   a ir  p o ll u ti o n   u si n g   p ri n c ip a c o m p o n e n t   a n a ly sis  a n d   a rti f icia n e u ra n e t wo rk   tec h n iq u e s:  A   c a se   stu d y   in   M a la y sia , "   W a ter ,   Ai r,  &   S o il   Po l lu ti o n ,   v o l .   2 2 5 ,   p p .   2 0 6 3 ,   2 0 1 4 .   [5 ]   P .   Zan n e tt i,   " Ai p o l lu ti o n   m o d e li n g t h e o rie s,  c o mp u ta ti o n a me th o d a n d   a v a il a b le  so f twa re , "   S p ri n g e S c ien c e   &   Bu sin e ss   M e d ia,  2 0 1 3 .   [6 ]   Y.  F .   L iu ,   " Ha z e   in   S o u t h e a st A si a , "   In ter n a ti o n a Res e a rc h e rs   Clu b ,   2 0 1 5 .   [7 ]   D.  Ha se n f ra tz,  O.  S a u k h ,   S .   S tu rz e n e g g e r,   a n d   L .   T h iele ,   " P a rti c ip a to ry   a ir  p o ll u ti o n   m o n it o ri n g   u sin g   s m a rtp h o n e s,"   M o b i le S e n si n g ,   p p .   1 - 5 ,   2 0 1 2 .   [8 ]   M .   Ib ra h im ,   A .   El g a m ri,   S .   B a b ik e r,   a n d   A .   M o h a m e d ,   " In ter n e o th i n g b a se d   sm a rt  e n v iro n me n ta mo n it o rin g   u sin g   th e   ra sp b e rr y - p c o mp u ter , "   in   Dig it a In f o rm a ti o n   P ro c e ss in g   a n d   Co m m u n ica ti o n (ICDI P C),   2 0 1 5   F if th   In tern a t io n a C o n f e re n c e   o n ,   p p .   1 5 9 - 1 6 4 ,   2 0 1 5 .   [9 ]   M .   F .   Ro h a n i,   N.  A .   A h m a d ,   S .   S a h ib u d d in ,   a n d   S .   M .   Da u d ,   " OP P r o to c o A p p li c a ti o n   f o Re a l - T i m e   C a rb o n   M o n i to ri n g   S y ste m   f o In d u stria En v iro n m e n t, "   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o El e c trica a n d   C o mp u te En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   7 ,   p p .   1 0 5 1 - 1 0 5 9 ,   2 0 1 7 .   [1 0 ]   S .   De v a ra k o n d a ,   P .   S e v u su ,   H.  L iu ,   R.   L iu ,   L .   If to d e ,   a n d   B.   Na th ,   " Rea l - ti me   a ir  q u a li ty  mo n it o ri n g   t h ro u g h   mo b il e   se n si n g   in   me tro p o l it a n   a re a s,"   i n   P r o c e e d in g o f   th e   2 n d   A CM   S IGK DD   in tern a ti o n a w o r k sh o p   o n   u rb a n   c o m p u ti n g ,   p p .   1 5 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   H.  A li ,   J.  S o e ,   a n d   S .   R.   W e ll e r,   " re a l - ti me   a mb ien a ir  q u a li ty  m o n it o rin g   wire les se n so n e two rk   fo sc h o o ls  i n   sm a rt citi e s,"   i n   S m a rt  Cit ies   Co n f e r e n c e   (IS C2 ),   2 0 1 5   IE EE   F irst   I n tern a ti o n a l,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 5 .   [1 2 ]   X .   L i,   E.   Ie rv o li n o ,   F .   S a n tag a ta,  J.  W e i,   C.   Yu a n ,   P .   S a rro ,   a n d   G .   Zh a n g ,   " M in iatu rize d   p a rti c u late   m a tt e r   se n so f o p o rtab le air  q u a li ty   m o n it o ri n g   d e v ice s, "   in   S EN S ORS ,   2 0 1 4   IE EE ,   p p .   2 1 5 1 - 2 1 5 4 ,   2 0 1 4 .   [1 3 ]   X .   L iu ,   B.   L i,   A .   Ji a n g ,   S .   Qi,   C.   X ian g ,   a n d   N.   X u ,   " b icy c le - b o rn e   se n so fo mo n it o ri n g   a ir   p o ll u ti o n   n e a r   ro a d w a y s,"   i n   Co n s u m e El e c tro n ics - T a i w a n   (ICCE - TW ),   2 0 1 5   I EE In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n ,   p p .   1 6 6 - 1 6 7 ,   2 0 1 5 .   [1 4 ]   J. - H.  L iu ,   Y. - F .   Ch e n ,   T . - S .   L in ,   C. - P .   C h e n ,   P . - T .   Ch e n ,   T . - H.  W e n ,   C. - H.  S u n ,   J. - Y.   Ju a n g ,   a n d   J . - A .   Jia n g ,   " A n   a ir  q u a li ty   m o n it o rin g   s y ste m   f o r   u rb a n   a re a b a s e d   o n   th e   tec h n o lo g y   o w irele s s e n so n e tw o rk s, "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o n   S ma rt  S e n sin g   a n d   In t e ll ig e n S y ste ms ,   v o l.   5 ,   p p .   1 9 1 - 2 1 4 ,   2 0 1 2 .   [1 5 ]   K.  M .   Re il l y ,   M .   T .   Bir n e r,   a n d   N.  G .   Jo h n so n ,   " M e a su rin g   a ir  q u a li ty  u sin g   wire les s e lf - p o we re d   d e v ice s,"   in   G lo b a Hu m a n it a rian   T e c h n o lo g y   Co n f e re n c e   (G H T C),   2 0 1 5   I EE E ,   p p .   2 6 7 - 2 7 2 ,   2 0 1 5 .   [1 6 ]   R.   Ru sh ik e sh   a n d   C.   M .   R .   S iv a p p a g a ri,   " De v e lo p me n o I o T   b a se d   v e h icu l a p o ll u t io n   mo n it o r in g   sy ste m,"   i n   G re e n   Co m p u ti n g   a n d   In ter n e o f   T h in g s (ICG CIo T ),   2 0 1 5   I n tern a t io n a C o n f e re n c e   o n ,   p p .   7 7 9 - 7 8 3 ,   2 0 1 5 .   [1 7 ]   Y.  Ya n g   a n d   L .   L i,   " sm a rt  s e n so sy ste fo a ir  q u a li ty  mo n it o ri n g   a n d   ma ss ive   d a t a   c o ll e c ti o n , "   in   In f o rm a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o l o g y   Co n v e rg e n c e   (ICT C),   2 0 1 5   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n ,   p p .   1 4 7 - 1 5 2 ,   2 0 1 5 .   [1 8 ]   S .   Brien z a ,   A .   G a ll i,   G .   A n a sta si,  a n d   P .   Bru sc h i,   " c o o p e ra ti v e   se n sin g   sy ste m f o r a ir  q u a li ty mo n it o rin g   i n   u rb a n   a re a s,"   in   S m a rt  Co m p u ti n g   W o rk sh o p (S M A RT COMP   W o rk sh o p s),  2 0 1 4   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n ,   p p .   1 5 - 2 0 ,   2 0 1 4 .   [1 9 ]   N.  I.   Zain a l,   K.  A .   S id e k ,   T .   S .   G u n a w a n ,   H.   M a n se r,   a n d   M .   Ka rti w i,   " De sig n   a n d   d e v e lo p me n o p o rt a b le   c la ss ro o a tt e n d a n c e   sy ste b a se d   o n   Ar d u i n o   a n d   fi n g e rp ri n Bi o me tric,"   i n   In f o rm a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o lo g y   f o T h e   M u slim   W o rld   (ICT 4 M ),   2 0 1 4   T h e   5 th   In ter n a ti o n a C o n f e re n c e   o n ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 1 4 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.