Le Stazioni

Il sistema di acquisizione dati del progetto Cagliari2020 si basa sulla realizzazione di stazioni. Come spiegato nella sezione ricerca, le stazioni sono delle scatole contenenti dei sensori in grado di monitorare e misurare specifici parametri fisici e ambientali. Il progetto prevede che la misurazione di tali parametri avvenga attraverso tre tipi differenti di stazioni: le stazioni fisse, mobili e mobili per drone.
Il cuore pulsante delle stazioni è costituito dai sensori, dispositivi che permettono di rilevare i valori delle grandezze fisiche desiderate e che trasmettono le variazioni a un sistema di misurazione o controllo.
Di seguito verranno illustrate le caratteristiche di ogni singola stazione.

Le stazioni fisse

Le stazioni fisse sono installate in punti specifici della città e consentono la misura e il monitoraggio di tutti i parametri ambientali in maniera costante esclusivamente nei luoghi in cui vengono posizionate.

L’insieme di sensori montati sulle stazioni fisse è così costituito:
– sensore GPS per il monitoraggio e il rilevamento della posizione della stazione;
– sensore ottico per la misurazione del particolato PM10 e PM2.5 nell’aria;
– sensore elettrochimico per il monitoraggio della concentrazione dei gas nell’aria. In particolare, si misura la concentrazione in μg/m³ di monossido di carbonio, diossido di azoto, diossido di zolfo e ozono;
– sensori per la misurazione dei parametri ambientali quali temperatura, pressione, umidità relativa ecc…

Le stazioni sono inoltre dotate di alimentazione interna (sistema UPS) e di tutta la componentistica elettronica (tra cui i convertitori ADC) per la conversione del segnale analogico acquisito dai sensori a un segnale digitale che può essere letto da un sistema informatico che immagazzini, elabori e comunichi i dati a un’unità esterna come la cloud. Il vantaggio delle stazioni pensate per il progetto Cagliari2020 è il loro basso costo realizzativo: per questo motivo, la strumentazione informatica in dotazione in ogni stazione si basa su dei moduli Raspberry Pi3, veri propri computer che, sfruttando ambienti di lavoro Linux, elaborano i dati ricevuti dai sensori attraverso particolari script basati su codici scritti con il linguaggio di programmazione Python.

Per poter elaborare e immagazzinare i dati su cui vengono eseguiti misure, monitoraggi e previsioni, i dati acquisiti dalle stazioni devono essere inviati a delle unità esterne su cui vengono implementati software e programmi per l’analisi e lo studio dei dati. Dunque le stazioni devono comunicare con i server (e la cloud): ciò viene fatto attraverso un modem LTE dotato di SIM. Le stazioni comunicano con i server in modo simile a quello dei più moderni cellulari.

Di seguito si possono vedere i risultati di alcune misure di test eseguite dalla stazione fissa. Tutte le misure mostrano dei valori sotto soglia per tutti i parametri rilevati.

 

 

 

 

Le stazioni mobili

Le stazioni mobili sono pensate e realizzate in analogia con le stazioni fisse. Sono costituite dagli stessi sensori, hanno le stesse caratteristiche tecniche e operative. Differiscono da quelle fisse solo per le dimensioni: essendo pensate per installazioni in luoghi e mezzi diversi, devono essere pratiche e facili da trasportare.
Hanno dimensioni pari a 37 x 45 x 15 cm e un peso pari a 2.7 kg.

Data la loro versatilità, le stazioni mobili hanno il compito di rilevare e inviare i dati raccolti in vari modi e in tempo reale: possono essere installate sui bus del trasporto pubblico cittadino o su opportune autovetture che percorrono differenti tragitti. Essendo dotate di sensori GPS, attraverso queste stazioni è possibile monitorare in tempo reale tutti i parametri ambientali richiesti. Il funzionamento in contemporanea di queste stazioni insieme a quelle mobili permette la creazione (in tempo reale) di una mappa ambientale della città di Cagliari.

Le stazioni mobili per drone

Le stazioni mobili per drone sono pensate per il rilevamento e il monitoraggio dei parametri ambientali in condizioni aeree, quindi a altitudini differenti rispetto al livello del suolo.
In questo è possibile ottenere una mappa tridimensionale e completa per studiare le condizioni ambientali del luogo interessato.

Allo stato attuale, le stazioni sono in preparazione ed è stato realizzato il design.