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MONITORAGGIO DIFFUSO E PARTECIPATO
Niccolò Iandelli – Università IUAV di Venezia –
Dottorato in Nuove Tecnologie e Informazione Territorio-Ambiente
SIMINARIA
12 Febbraio 2014
- Servizio Idro-Meteo-Clima –
- BOLOGNA -
12 FEBBRAIO 2014
SIMINARIA - Servizio Idro-Meteo-Clima - BOLOGNA
La cornice entro la quale è possibile inquadrare l’intero lavoro è quella delle “Smart City”
Il modello concettuale dominante di “Smart
City” vede la tecnologia e l’innovazione come
fattori abilitanti necessari per costruire
l’infrastruttura. Tale modello però viene
talvolta contaminato e punta l’attenzione sui
“servizi” che poggiano su questa rete
infrastrutturale materiale.
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Intelligenza e innovazione applicata al territorio e all’ambiente al
fine di comprenderne caratteristiche, criticità e peculiarità.
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SMART ENVIRONMENT
Infrastrutture di monitoraggio diffuso
E’ il prodotto di…
E’ sostenuto da…
Background Tecnologico & Culturale
Evoluzione
Tecnologica
Evoluzione
Culturale
Processi innovativi in corso
Evoluzione
degli Utenti
Piattaforme di prototipazione
Protocolli & Standard
DIFFUSIONE DEL
MONITORAGGIO
PARTECIPAZIONE
AL MONITORAGGIO
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Progetti
Sensori
Start-up
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Background Tecnologico & Culturale
Evoluzione Tecnologia WEB
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Background Tecnologico & Culturale
Evoluzione Tecnologia PERVASIVITA’ della RETE
http://www.smallpc.net
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Mappa degli IP
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Background Tecnologico & Culturale
Copertura RETE cellulare
Evoluzione Tecnologia PERVASIVITA’ della RETE
http://www.opencellid.org
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Background Tecnologico & Culturale
Evoluzione Tecnologia PERVASIVITA’ della RETE
http://opensignal.com
Copertura RETE cellulare
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Background Tecnologico & Culturale
Evoluzione Culturale
Electronic
SKIN
Il suo primo utilizzo ebbe
luogo probabilmente nel
1999
presso l'Auto-ID Center, MIT.
Neil Gross, in "The Earth
will don an electronic
skin" in BusinessWeek (30
August 1999)
Rapporto Commissione
Europea 2001.
Scenarios for Ambient
Intelligence in 2010.
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Background Tecnologico & Culturale
Evoluzione degli Utenti
SENSOR MANIA
FORUM
Community WEB
Social network
Tutorial e Do It Your self
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SMART ENVIRONMENT
Infrastrutture di monitoraggio diffuso
E’ il prodotto di…
Background Tecnologico & Culturale
Evoluzione
Tecnologica
Evoluzione
Culturale
Evoluzione
degli Utenti
E’ sostenuto da…
Processi innovativi in corso
Piattaforme di prototipazione
Protocolli & Standard
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Progetti
Sensori
Start-up
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Processi innovativi in corso
Piattaforme di prototipazione
AYLA
networks
UDOO
http://www.renesas.eu
ARDUINO
RASPERRY PI
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BEAGLE
BOARD
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Processi innovativi in corso
Piattaforme di prototipazione
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Processi innovativi in corso
PARAMETRI
AMBIENTALI
Sensore di UV
Sensori
MEMS
MicroElectromechanic
al-systems
Inclinometro
DHT 22 – Temperatura e Umidità
Accelerometro triassiale
Diffusa disponibilità di sensoristica a basso costo derivata, in parte, da attività di
monitoraggio e controllo dei processi industriali di lavorazione dei materiali o di
specifiche attività ad esempio l’accelerometro impiegato nella rotazione dello schermo
di uno smartphone.
CONCENTRAZIONE DI
GAS
Sensori CO2 Cozir
Sensori gas Alphasense
Sensori gas E2V
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Protocolli & Standard
Processi innovativi in corso
Progetti
Realizzare un sistema pervasivo e
distribuito di sensori implica
L’impiego di standard e protocolli
di comunicazione per garantire l’interoperabilità
IPv6
Evoluzione del
protocollo
internet IP
Garantisce in
maggior numero
Di indirizzi fisici
Da assegnare
alle periferiche
connesse
MQTT
Protocollo di
comunicazione
Aperto dedicato
a comunicazioni
M2M che
consente il
Trasferimento di
dati tra
dispositivi
SWE
Sensor Web
Enablement
Iniziativa
dell’OGC
Standard di
trasmissione e
comunicazione
dei dati rilevati
da reti di sensori
e integrati in
sistemi GIS
Start-up
http://www.sensaris.com/
Attività di ricerca
sviluppate da
soggetti nazionali e
internazionali
Che realizzano
monitoraggi diffusi,
partecipati, sul
tema ambiente e
territorio.
http://www.libelium.com/
http://www.minteos.com/
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NAME
WEB
Weather Underground www.wunderground.com
TYPE
THEME
DATA TYPE
PARTECIPATION
SCALE
ACTIVE
Freemium
Meteo
Meteorological data
YES
Global
YES
Air Quality EGG
www.airqualityegg.com
Business
Air Quality
CO – NO2 – Temp/Hum
YES
Global
YES
AirPI
www.airpi.es
Business
Air Quality
CO – NO2 – UV –
Temp/Hum
YES
Global
YES
Smart Citizen
www.smartcitizen.me
Business
Air Quality
CO – NO2 – NOISE – UV
– Temp/Hum
YES
Global
YES
Every Aware
www.everyaware.eu
Research
Air Quality
Air Quality Data
YES
Local
YES
YES
Regional
YES
YES
Local
YES
WeSenseIt
www.wesense.eu
Water Level, Snow
depth, cloud cover,
water temperature,
Solar Radiation, Soil
Institutional/res
Water
Moisture, Precipitation,
earch
Quality/Flood
pH Level, OxRed
Potential, Turbidity, Flow
Velocity, Dissolved
Oxygen
R-MAP & RASPIBO
www.raspibo.org
Institutional/res
earch
Progetti
Meteo/Air
Quality
Meteorological data and
Air Quality Data
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Progetti
PWS – Personal Weather Stations
Community
Lanciato da un servizio meteo commerciale statunitense.
è ormai diventata la più vasta community sul tema meteo
1. Compra una stazione meteo
Il primo passo per mettere in servizio la tua PWS è procurarti lo strumento che
registrerà i dati meteo.
(link ai venditori di hardware)
2. Posiziona la tua stazione meteo .
Per segnalare informazioni meteo accurate, devi decidere accuratamente dove
posizionare la tua stazione meteo. (Linee guida per installare la tua stazione
meteo)
3. Installazione e configurazione del software
Una volta in possesso della tua stazione meteo, scegli il giusto software per
visualizzare e conservare i dati sul tuo computer. (Link ai venditori di software.)
4. Carica i tuo dati su Weather Underground.
Ora che la tua stazione meteo è stata localizzata e messa in comunicazione con
il tuo computer, puoi iniziare a inviarci i dati. (Registra le mie stazioni meteo
personali (SMP).)
OLTRE 40000 stazioni in tutto il mondo.
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Progetti
PWS – Personal Weather Stations
PCE FWS-20 + RASPBERRY PI + SINTWIND PI
Stazione meteo
low cost
Software Open
Source
Modelli previsionali
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Progetti
Air PI / Air Quality EGG
http://airqualityegg.com/
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Progetti
Air PI / Air Quality EGG
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Progetti
Air PI / Air Quality EGG
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Progetti
Air PI / Air Quality EGG
Community
Partecipate
Low-cost
New collaborative means of
monitoring air quality
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Progetti
EVERY AWARE
FP7 2012, da un team composto
dall'Università di Roma La Sapienza,
dalla Fondazione ISI di Torino, dal
centro di ricerca tedesco L8s, e
dall’University College di Londra.
Al centro del progetto c’è la “sensibilizzazione” del cittadino che viene coinvolto nel processo
del monitoraggio ambientale, in particolare della qualità dell’aria. L’obbiettivo è di stimolare il
monitoraggio partecipativo dell’ambiente, studiare in che modo possa emergere una
consapevolezza e come questa possa innescare comportamenti via via sempre più vituosi.
www.everyaware.eu
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Progetti
EVERY AWARE
Sensor name
Component
to measure
Power usage
Meas. range
Indicative price (€)
Alpasense CO-BF
CO
0 mW
0-5000 ppm
180 *
E2V MiCS-5521
CO
N O2
1-1000 ppm
0.05-1 ppm
3,4
E2V MiCS-2710
76 mW
50 mW
E2V MiCS-5525
E2V MiCS-2610
CO
76 mW
1-1000 ppm
5
O3
95 mW
0-1000 ppb
3,7
Gasoline exh.
(CO, H2, HC)
500 mW
10-1000 ppm
15
500mW**
0.1-10 ppm
15
Figaro 2201
Diesel exh. (N Ox)
AS-MLV
VOC
41 mW
1 NA
www.everyaware.eu
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3,7
15
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Progetti
Air PI / Air Quality EGG
AirPi Kit - Raspberry Pi weather station shield
Facilitate access
Build Your Own
http://airpi.es/
$ 90,00
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Progetti
SMART CITIZEN
Partecipatory
Open and distributed tools
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Progetti
WeSenseIt
WeSenseIt è un programma
europeo che ricade all’interno
dell’FP7 “Cooperation Work
Programme Environment”.
Avviato nel 2012 il progetto,
coordinato dall’Università di
Sheffiled (Gran Bretagna), durerà
4 anni e vede coinvolti in totale
15 partner europei.
Integration of social and physical sensors and models
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Progetti
R-MAP e RaspiBO
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R-MAP e RaspiBO
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Progetti
R-MAP e RaspiBO
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NAME
WEB
TYPE
VIAMONT
http://viamont.unisky.it
Research
SIM2 VILLAFRANCA
http://goog.gl/ksfypY
Institutional/Res
earch
SENSEPOD
www.sensaris.com
Research/Busin
ess
Progetti
THEME
DATA TYPE
PARTECIPATION
SCALE
ACTIVE
Air
Quality/Infom NOISE – NO2– O3 -PTS
obility
YES
Local
YES
Air Quality
NOISE – Temp/Hum –
CO2
NO
City
YES
Air Quality
NOISE – COx – Nox - GPS
YES
Personal
NO
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Progetti
VIAMONT
Street Lab
obbiettivo principale la realizzazione e messa a sistema di un completo
quadro conoscitivo volto sia a supporto di processi decisionali, legati al tema
della viabilità stradale in ambito montano,orientato ad attori istituzionali, sia
a sostegno di sistemi di infomobilità, su base social, realtime, partecipativa,
in grado di coinvolgere anche i semplici utenti stradali.
La strada laboratorio è la SR203 “Agordina”, in provincia di Belluno, tra
Sedico e il bivio con la SS48 “delle Dolomiti”
http://viamont.unisky.it
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WP 0: è un’analisi generale estesa all’intera strada in esame, volta sia ad evidenziare problematiche e punti
critici presenti.
WP MMS: Rilievo della strada con mezzo MMS (Mobile mapping system ) che permette di realizzare la base
di conoscenza necessaria per caratterizzare l’infrastruttura. Viene realizzata la geometria della strada, il
catasto stradale la catalogazione delle pertinenze.
WP MMS3D: rilievo 3D cinematico volto a ricostruire nuvole di punti dei tratti in cui è presente la roccia
esposta vicino alla sede stradale. Sulle nuvole di punti viene realizzato un rilievo geomeccanico e una
ricostruzione del GSI (Geological strenght index).
WP REAL TIME: dati provenienti da basi informative a carattere istituzionale (meteo, flussi veicolari) da
integrare con dati provenienti da reti di sensori.
WP WIKI: la dimensione sociale relativa agli aspetti di conoscenza, manutenzione e criticità
dell’infrastruttura in base alla percezione di utenti (tecnici e non). Piattaforma web di segnalazione.
Progetti
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VIAMONT
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Progetti
VIAMONT
MODELLO STRADA
FATTORI ESOGENI
VALUTAZIONE
PERICOLOSITA’
RETI DI SENSORI
SEGNALAZIONI
RETI STAZIONI METEO
RETI DI SENSORI
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Progetti
VIAMONT
WASPMOTE “Plug&Sense”, prodotto
da Libelium, flessibilità di
configurazione dei box integrando
sistemi di rilevamento con una
sensibilità che si inquadra all’interno
di intervalli di misura confrontabili
con i limiti di concentrazione previsti
dalla normativa vigente (Dlgs.
155/2010).
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Progetti
VIAMONT
Processore :
ATmega 1281 a 8 MHz
Flash da 128 kb, SRAM da 8 kb, EEPROM da 4 kb
Basato sul progetto ARDUINO
Sistema di sviluppo semplificato
multipiattaforma
Si programma con un linguaggio
derivato da C
Librerie a disposizione
Costi contenuti
Consumi:
9 mA in ON, 62uA in sleep e 0,7 uA in ibernazione.
Modem in trasmissione: fino a 1.8-2.2A
Batteria ricaricabile a Ioni di Litio da 6600mAh, pannello solare da 7V – 500mA
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Progetti
VIAMONT
Descrizione
Modello
Produttore
Board “Smart Environment” +
gprs o Wi-Fi
SE-GPRS
Libelium
Pannello Solare + Batt
Tampone
6600-EXT
Libelium
Intervallo misura µg/m3
Sensori
min
Sensore NO2
(Biossido di Azoto)
Sensore O3 (Ozono)
MiCS2710
MiCS2610
e2V
e2V
95,5
20
Limiti normativa
(155/2010) - µg/m3 *
max
400
Soglia di allarme - Superamento
per 3h consecutive
200
Limite orario - media 1h
180
Soglia di informazione valore
orario
9550
2000
240
120
Soglia di allarme
valore orario
Max giornaliero della Media
mobile 8h
* - Valori limite per la protezione della salute umana, degli ecosistemi, della vegetazione e valori obiettivo secondo la normativa vigente (D.Lgs.155/2010).
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VIAMONT
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VIAMONT
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Progetti
Descrizione
Modello
Produttore
Board “Smart Cities” + gprs o
Wi-Fi
SC-GPRS
Libelium
Pannello Solare + Batt
Tampone
6600-EXT
Libelium
VIAMONT
Intervallo misura
Sensori
Sensore PM10
GP2Y1010AU0F
Sharp
Microfono
MiCS2610
e2V
Limiti normativa
(155/2010) - µg/m3 *
Min
Max
(0)
800
50
µg/m3
µg/m3
µg/m3
50
120
dBA
dBA
Valore medio 24h
* - Valori limite per la protezione della salute umana, degli ecosistemi, della vegetazione e valori obiettivo secondo la normativa vigente (D.Lgs.155/2010).
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VIAMONT
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Progetti
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VIAMONT
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Progetti
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VIAMONT
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4 settimane di monitoraggio
80842 valori (ogni 30 secondi)
Trasmissione al server ogni ora.
Progetti
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VIAMONT
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Progetti
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VIAMONT
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Progetti
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VIAMONT
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Progetti
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VIAMONT
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Centralina C2
1° settimana
ARPAV 2 ARPAV 1
2° settimana
Centralina C2
ARPAV 2 ARPAV 1
3° settimana
Centralina C2
ARPAV 2 ARPAV 1
4° settimana
ARPAV 2 ARPAV 1
Centralina C2
Progetti
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VIAMONT
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Centralina ARPAV 1
Centralina ARPAV 2
Centralina C2
Progetti
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VIAMONT
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La coerenza delle misure evidenziata nella settimana dal 28 al 3 permette di asserire una
risposta corretta della stazione, tuttavia la correlazione della stazione con i dati di polveri
(PM10) rilevati da ARPAV non risulta soddisfacente, probabilmente a causa di una non
sufficiente sensibilità dei sensori impiegati.
Sono necessari ulteriori approfondimenti ed analisi a partire dalla taratura degli strumenti,
alla revisione del software sino all’attenzione nel posizionamento della stazione e alla
protezione dei sensori dalle intemperie.
Progetti
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VIAMONT
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Comune di Villafranca di Verona
Unisky s.r.l. – Spin-off Università IUAV di Venezia
SIM
M
2
Sistema Innovativo di Monitoraggio Multisensore
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Descrizione del Sistema
Il sistema è composto da 3 moduli sperimentali, di dimensioni e
peso ridotti, per il monitoraggio di parametri ambientali in
ambiente urbano.
L’architettura del sistema prevede che ogni singolo modulo, una
volta posizionato e alimentato con il pannello solare, trasmetta le
rilevazione dei sensori ad un server centrale il quale una volta
rielaborate le misure permette di condividerle a client diversi
tramite web.
Interfaccia web liberamente accessibile con area riservata per la
configurazione.
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12 FEBBRAIO 2014
SIMINARIA - Servizio Idro-Meteo-Clima - BOLOGNA
I moduli sono dotati di:
· microfono
· sensore di temperatura e umidità
· sensore di Biossido di Carbonio CO2
· Modulo trasmissione dati GPRS/GSM quadband
· CPU di gestione del sistema
· Batteria e pannello solare con regolatore di carica, alimentatore di rete.
Composizione
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Accesso area riservata
Mappa delle Stazioni:
Disposizione geografica delle stazioni,
Cliccando sopra il «punto stazione» è
Visualizzare l’ultima misura.
Tabella dati:
Elenco delle stazioni, stato , ultime
Misure e link alla pagina di dettaglio.
Indicazioni e suggerimenti di lettura:
Parametri indicativi riferiti al rumore e
Alle concentrazioni di
Biossido di Carbonio.
http://tinyurl.com/villafrancasim2
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Microfono digitale
DHT22
Sensore temperatura e
umidità, digitale, calibrato
COZIR
CO2 , digitale, calibrato
Microfono a condensatore electret
con preamp convertitore digitale.
Opera da 2.7V a 5.5V.
Power: 3,3-6 V
Hum: 0 – 100% RH
Temp: -40 / 125 °C
Power: 3,5mW
Range: 0 – 2000 ppm
Noise: <10ppm)
Output: Digital
Temp/Hum correction
Accuracy: ±50 ppm
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Concentrazione CO2 (ppm)
Livello sonoro (dB)
MARZO
APRILE
MAGGIO
VF2 – Urbana OUTDOOR
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Concentrazione CO2 (ppm)
Livello sonoro (dB)
MARZO
APRILE
MAGGIO
VF3 – Urbana OUTDOOR
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SENSPOD
By SENSARIS
NOISE – COx – Nox - GPS
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Gas
COx – NOx
Temperatura - Umidità
Ambientali
Rumore
Movimento
Accelerometro 3 axis
GPS
Metal Oxide
Semi-conductor
Metal Oxide
Semi-conductor
Microfono
30 – 140 db
MEMS
Patch antenna 32 ch
Produttore e2V.com
Sensirion
Sensaris
Sensaris
Mediatek
Comunicazione
Bluetooth Class 2 radio range up to 30 m in free air
Processore
Alimentazione
Memorizzazione
Dimensioni
Texas Instruments MSP430
3.7 V Lithium ion battery rechargeable
2G Bit micro SD Card
50 x 80 x 20 mm (W x L x H) Weight: 66 g
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Senspod
Centralina ARPAV
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PUNTI CHIAVE
1. Problematiche Energetiche – corretta gestione dell’alimentazione e
ottimizzazione delle logiche di misura.
2. Design del prodotto – realizzazione di oggetti «Plug & Play» e non «Plug &
Pray».
3. Standard & Protocolli – impiego di protocolli e standard di comunicazione open.
4. Calibrazione e qualità dei sensori – mercato in forte crescita che deve garantire
anche affidabilità.
5. Norme & Istituzioni – sono necessari passi normativi e istituzionali verso
l’integrazione di reti di sensori «ufficiali» e «partecipate».
6. Formazione – è essenziale che specialisti tematici siano coinvolti nella
progettazione dei sistemi ed è necessario formare e creare cultura trasversale.
CONCLUSIONI
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MONITORAGGIO DIFFUSO E PARTECIPATO
Hardware a
costi contenuti
LINEA TECNOLOGICA
LINEA CULTURALE
Disponibilità e
diffusione di
Genera
Ambienti di sviluppo
software di facile
approccio
Sensoristica a
basso costo
Conoscenza
Consapevolezza
Meteo
Inquinanti
Misure fisiche
Coinvolgimento e
crescita culturale
della cittadinanza
Sono necessari
ancora passi
tecnologici
Realizza la prima infrastruttura di
monitoraggio diffuso e
partecipato
CONCLUSIONI
Attiva scelte e azioni che
possono diventare domanda
per l’attuazione di politiche di
mitigazione
Sono già
impiegabili in
reti diffuse
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SIMINARIA - Servizio Idro-Meteo-Clima - BOLOGNA
MONITORAGGIO DIFFUSO E PARTECIPATO
Niccolò Iandelli – Università IUAV di Venezia –
Dottorato in Nuove Tecnologie e Informazione Territorio-Ambiente
www.ricercasit.it – [email protected] – [email protected]
GRAZIE PER L’ATTENZIONE