Centraline
Cos’è la centralina ?
E’ lo strumento che utilizziamo per sensibilizzare ai temi della difesa dell’ambiente urbano, diffondere conoscenze e comprendere la complessità dell’inquinamento dell’aria interpretando i dati per adeguare i comportamenti e proteggere la salute.
La centralina è molto PARTICOLARE per le 12 tipicità che la fanno diventare “UNICA”.
Cosa rileva?
I dati ambientali rappresentati da: temperatura (T), umidità (RH), pressione (P), la somma di ossidi di carbonio (COx), composti organici volatili (VOC), il materiale particolato (PM10, PM2,5 e PM1), ossidi di azoto (NOx), ammoniaca (NH3) e idrogeno (H2).
Quali informazioni otteniamo?
I rilevamenti standard sono eseguiti ogni 60 minuti ed i dati raccolti dai sensori sono elaborati, registrati ed inviati al sito web di ciascuna centralina. Il sito elabora ogni ora le informazioni di tutte le centraline e consente di visualizzare il grafico dell’andamento medio dei singoli parametri ed anche di mettere a confronto i dati di centraline differenti. I dati sono corretti utilizzando due formule di compensazione una per il PM e una per l’NO2.
I calcoli fatti sul sito web consentono anche di visualizzare un indice complessivo della qualità dell’aria che oltre ad essere espresso numericamente assume anche un colore specifico, corrispondente alla qualità complessiva dell’aria (nella scala, a gravità crescente, verde-giallo-rosso-nero)
Calibratura
Abbiamo CONFRONTATO risultati delle rilevazioni contestuali delle nostre centraline con quelle del Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Terra (DISAT) della Università degli Studi di Milano e quelle della stazione ARPA VIALE MARCHE. Per successive correzioni dell’hardware e del firmware con la messa a punto delle formule di compensazione per il PM (suggerita dalla U.S. Environmental Protection Agency EPA), messa a punto in fase di calibrazione delle centraline che mitiga l’effetto dell’umidità. ( PMout=PMin*(1+(RH/K2))^-(RH/K1)) e una formula da noi individuata per compensare l’NO2c=NO2m⋅(1+RH/1+F2)^RH/F1) abbiamo migliorato il livello di Incertezza di misura (Per esaminare i risultati del Monitoraggio a confronto con DISAT e ARPA )
Limiti e opportunità d'uso delle centraline LCS in IOT
Le nostre centraline rilevano dati nei soli siti indicati nella mappa e nell’elenco.
Sebbene i LCS non raggiungano l’accuratezza delle stazioni di livello normativo (tipo ARPA) sono uno strumento agile, che permette analisi veloci, su più aree ristrette, ripetute a seconda delle esigenze, in luoghi diversi che sfruttano per compensare la numerosità.
Assessing air quality through citizen science
Le centraline periodicamente sono soggette a manutenzione e utilizzate per test.
Elementi che compongono la centralina
Si rilevano 3 misure di PM, PM10 (diametro aerodinamico inferiore o uguale ai (<) 10 μm), PM2.5 (<2.5 μm) e PM1 (<1 μm). Si rileva la dispersione di luce, infatti si aspira con una ventola l’aria di forma laminare (diritta) a una velocità stabile che passa attraverso dei fori. Un laser emette con continuità luce, che colpisce le particelle, rimbalzando; se la particella è grossa il rimbalzo è ampio, se è piccola il rimbalzo è inferiore. Questo permette di misurare le diverse misure di PM. Si riscontra una imprecisione nella lettura se 2 particelle sono allineate alla stessa altezza, sia che abbiano stessa o diversa grandezza, e in tal caso misuro solo una particella. L’unità di misura è in ppm (unità piccolissima equivalente a 1 parte in un milioni di parte (1ppm = 1mg/L = 1g/m3). Data sheet sensore
Queste è un sensore che ha 3 moduli sensibili: RED (riduzione), OX (ossidazione) e NH3 (ammoniaca) che consentono la lettura di: monossido di carbonio (CO); biossido di azoto (NO2); etanolo (C2H6OH), idrogeno (H2); ammoniaca (NH3); metano (CH4), propano (C3H8) e isobutano (C4H10). Per approfondire vai a Data sheet sensore.
I sensori di Temperatura (T), pressione atmosferica (P) ed umidità relativa dell’aria (RH) sono comunemente utilizzati da tempo, sono note le precisioni e si trovano ormai in moltissimi dispositivi d’uso comune (compresi telefoni e orologi sportivi).
I VOC (Volatile Organic Compound) comprendono vari composti chimici formati da diverse molecole con comportamenti fisici e chimici differenti, caratterizzati dalla alta volatilità. Sono prodotti in parte dalle piante e soprattutto dalle attività dell’uomo. I sensori utilizzati stimano la concentrazione di VOC (calcolano quindi un indice e-VOC, VOC equivalente, in base alla lettura di vari parametri ambientali usando il sensore interno MOX). I VOC si misurano in ppm (unità piccolissima equivalente a 1 parte in un milioni di parte (1ppm = 1mg/L = 1g/m3)). Data sheet sensore
Formato da una serie di schede elettroniche che si occupano di acquisire il dato, elaborarlo, registrarlo in locale e garantire un collegamento al server su cloud grazie all’utilizzo della trasmissione WI-FI. La scheda principale è realizzata sulla base di un potente microcontrollore a 32bit (di produzione Espressif) molto performante (dual core, 240MHz), programmata utilizzando software Open Source in ambiente Arduino IDE, il noto ambiente hardware e software che consente agli utenti di creare oggetti elettronici interattivi. Vai alla documentazione condivisa
Display a matrice organica (OLED) a bassissimo consumo, interfaccia I2C 4 fili, dove si mostrano i dati di lettura dei sensori ed altre informazioni. Data sheet componente.
I dati vengono elaborati dalla scheda elettronica (che converte i segnali elettronici in stringhe di testo) e successivamente trasmessi in cloud. Per la trasmissione usano semplici istruzioni GET/POST tipiche della comunicazione tra siti web. I dati sono memorizzati sia in locale (nella scheda di memoria SD inserita all’interno della centralina), sia in un archivio in rete (database SQL sul server di rete). Le successive elaborazioni e formattazioni dei dati sono operate dal server web e mostrate su un sito accessibile a tutti. Per la trasmissione dei dati serve la connessione internet. Data sheet scheda dati e modulo
Come funziona IoT
IoT (Internet of Things o sensore intelligente di acquisizione) è un sistema composto da diversi elementi:
– hardware, cioè, dell’elettronica che sia in grado di trasformare grandezze fisiche o azioni umane in “dati informatici”
– software (normalmente chiamato firmware) che si occupa di interloquire con l’hardware per effettuare la raccolta dei dati
– una connessione a Internet Wi-Fi o su rete mobile
– una piattaforma Cloud, cioè una piattaforma per l’Internet of Things
– un Client, cioè un’applicazione mobile, o una interfaccia web, da cui consultare i dati raccolti e storicizzati nella piattaforma Cloud, oppure un sistema informatico di terze parti che si integra con la piattaforma IoT.
Grazie all’IoT, oggetti incapaci di colloquiare con gli utenti, con altri dispositivi o “con la rete” possono diventare intelligenti, almeno in senso lato.