MONITORAGGIO del territorio    

Esercitazione didattica - scientifica (da testare):

monitoraggio dello "stato di salute" di un territorio mediante l'analisi chimica/fisica delle acque risorgive ed analisi dell'aria.

Prendiamo come elementi di analisi alcune (nr. 10 ) delle molteplici sorgenti delle fonti site sul territorio di Capracotta.

Raggio di influenza (tra i 3 (giallo) - 4 (rosso)  km) dei moduli trasmettitori e ricevitori LoRa.

Moduli interessati alla esercitazione. (Il secondo è munito di SD Card)

Ad ogni modulo viene assegnato un codice univoco di identificazione.

Ogni postazione di rilevamento, posizionata in prossimità di una sorgente, sarà costituita da:

N.B. E' consigliabile l'uso di sensori digitali e non analogici (se necessario utilizzare convertitori A/D)

Metodo di rilevamento giornaliero e/o saltuario tramite notebook ed un modulo configurato come GATEWAY(concentratore):

 

Esempio di calcolo dell'energia elettrica necessaria  per due sensori:

Assorbimento durante la trasmissione DATI.

La scansione dei dati avviene dopo ogni 50'  per la  durata di 10 '  (Totale 1 ora)

Durante i  50'   di "sleeping"  il consumo di energia dell'ESP8266- E12 è circa  0.36 mA (per riattivare il microprocessore).

Durante i  10'  "attivi"       il consumo di energia dell'ESP8266- E12 è circa 20 mA.

Durante i  10'  "attivi"      il consumo di energia sulla bobina del relè  è circa 61 mA.

 

Durante i 10' di TRASMISSIONE  dati da parte del modulo Lora ESP32  il consumo di energia è di circa 130 mA.

Assorbimento orario teorico totale  130 + 20 + 61 + 0.36 = 212 mA.

212 / 6 = 35 mA.  per sicurezza aumentiamo di un 30%   circa 50 mA  durante i 10 minuti di trasmissione dati.

In una giornata avremo un assorbimento di circa  50 mA x 24 h = 1.2 A

Si utilizzano 2 pannellini fotovoltaici (per la ricarica di una Powerbank Solare 26800 mAh)

1 Pannello solare 5V 500 mAh 2.5W

I pannelli possono essere collegati in parallelo o in serie.

In serie avremo     10 V e   500  mAh

In parallelo avremo    5V e 1000 mAh

Prendo come spunto il maggior irraggiamento solare ,sia per il periodo estivo che invernale:

 un arco temporale tra le ore 10.00 alle ore 16.00       6 ore di carica

Ipotizzo un coefficiente di sicurezza di carica pari al 70%

In serie avremo         350 mAh x 6 h  = circa 2000 mAh  e 10 V

In parallelo avremo     700 mAh x 6 h  = circa 4200 mAh (se i pannelli generano 5 Volt)

Superficie trattata UV e scheda PCB resistente alle intemperie

 

I pannellini saranno utilizzati come copertura del tettuccio della casetta degli uccellini

 

 

 

Powerbank Solare 26800 mAh da coimbentare opportunamente all'interno della casetta.

Sono necessari anche dei passacavi per antenna e cavi di alimentazione.

 

 

COLLEGAMENTI ELETTRONICI

Il collegamento sull'ESP  D0 con il RESET va effettuato dopo avere caricato il programma di temporizzazione.

Posizionare in OFF lo switch durante la fase di di programmazione e download del programma.

Posizionare in ON lo switch per l'inizio della temporizzazione.

Programma del test di sleeping:

Es: ESP.deepSleep( 60e6);  corrisponde a 60000000 microsecondi che è uguale a 1 minuto

E' possibile  riattivare ESP8266 con una pressione di un pulsante o da un sensore (è necessario un opportuno circuito elettronico)

In questo caso l'ESP8266  va messo in sleeping  per un periodo di tempo indefinito ed  impostare il pin RST su BASSO  e poi riattivarlo.

Sono stati individuati due punti panoramici per l'intercettazione delle frequenze dei moduli.

Primo punto panoramico (Villa Comunale):

Secondo punto panoramico (Ricovero Monte Forte):

 Per ogni sensore viene illustrato il tipo di collegamento ed il numero dei PIN dei segnale di Ouput/Input necessari.

Si consiglia l'uso di sensori con uscita del segnale di tipo digitale e a 3.3 Volt (per i moduli LoRa).

In commercio sono in vendita convertitori digitali da 5 Volt a 3.3 Volt.

SENSORI da utilizzare:

PHmetro

 

La cartina tornasole (metodo manuale):

        

Il pH è una misura dell’acidità o dell’alcalinità di una soluzione.

Trovano applicazione nel trattamento delle acque.

Un sensore di pH fornisce tensione analogica in base al valore di pH della soluzione in cui è posta la sonda.

Il sensore di pH viene interfacciato Arduino, o un suo clone.

 

Sensore Water Flow     POW11D3B     Misuratore di portata

 

Collegamento con Arduino (come riferimento)

 

 

Sonda impermeabile per rilevare la temperatura dei liquidi  DS18B20

 

Sonda per rilevare la temperatura e l'umidità dell'ambiente  DHT11

 

Sensore CCS811: rilevamento di Anidride Carbonica e TVOC

 

Sensore ad ultrasuoni HC-SR04

 

Avveniristico....

Se risulta difficoltoso effettuare il rilevamento dei dati, a causa della presenza di alberi, è possibile utilizzare un drone, in modalità autonoma.

Sul drone viene installato il modulo LoRa con SD Card in modalità GATEWAY.

L'uso di un software appropriato (MISSION PLANNER) permette di definire una traettoria di volo del drone, tramite l'utilizzo di dati GPS, per l'aggangio delle frequenze dei moduli.

 Si opera sulla pagina grafica di GOOGLE EARTH, inquadrando su P.C. la zona interessata da sorvolare, con un click del mouse seleziono i punti da raggiungere.

Automaticamente si crea una tabella modificabile.(Latitudine ,longitudine, altezza dal suolo, ecc,,), ho impostato l'altezza di 300 metri dal suolo(default 100 m.)

Poi tramite cavo USB si inviano i dati alla F.C.(FLY CONTROL - computer di bordo) del drone.

E.... si parte per la missione

 

Continua....