MONITORAGGIO DIFFUSO E PARTECIPATO

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1 MONITORAGGIO DIFFUSO E PARTECIPATO Niccolò Iandelli Università IUAV di Venezia Dottorato in Nuove Tecnologie e Informazione Territorio-Ambiente SIMINARIA 12 Febbraio Servizio Idro-Meteo-Clima - BOLOGNA -

2 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.

3 Intelligenza e innovazione applicata al territorio e all ambiente al fine di comprenderne caratteristiche, criticità e peculiarità.

4 SMART ENVIRONMENT Infrastrutture di monitoraggio diffuso E il prodotto di E sostenuto da Background Tecnologico & Culturale Processi innovativi in corso Evoluzione Tecnologica Evoluzione Culturale Evoluzione degli Utenti Piattaforme di prototipazione Protocolli & Standard Sensori Start-up DIFFUSIONE DEL MONITORAGGIO PARTECIPAZIONE AL MONITORAGGIO

5 Background Tecnologico & Culturale Evoluzione Tecnologia WEB

6 Background Tecnologico & Culturale Evoluzione Tecnologia PERVASIVITA della RETE Mappa degli IP

7 Background Tecnologico & Culturale Evoluzione Tecnologia PERVASIVITA della RETE Copertura RETE cellulare

8 Background Tecnologico & Culturale Evoluzione Tecnologia PERVASIVITA della RETE Copertura RETE cellulare

9 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 Scenarios for Ambient Intelligence in 2010.

10 Background Tecnologico & Culturale Evoluzione degli Utenti FORUM SENSOR MANIA Community WEB Social network Tutorial e Do It Your self

11 SMART ENVIRONMENT Infrastrutture di monitoraggio diffuso E il prodotto di E sostenuto da Background Tecnologico & Culturale Processi innovativi in corso Evoluzione Tecnologica Evoluzione Culturale Evoluzione degli Utenti Piattaforme di prototipazione Protocolli & Standard Sensori Start-up

12 Processi innovativi in corso Piattaforme di prototipazione UDOO AYLA networks ARDUINO BEAGLE BOARD RASPERRY PI

13 Processi innovativi in corso Piattaforme di prototipazione

14 Processi innovativi in corso Sensori PARAMETRI AMBIENTALI Sensore di UV Inclinometro MEMS Micro- Electromechanic al-systems DHT 22 Temperatura e Umidità CONCENTRAZIONE DI GAS 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. Sensori gas E2V Sensori gas Alphasense Sensori CO2 Cozir

15 Processi innovativi in corso Protocolli & Standard Start-up Realizzare un sistema pervasivo e distribuito di sensori implica L impiego di standard e protocolli di comunicazione per garantire l interoperabilità IPv6 MQTT SWE Evoluzione del protocollo internet IP Garantisce in maggior numero Di indirizzi fisici Da assegnare alle periferiche connesse Protocollo di comunicazione Aperto dedicato a comunicazioni M2M che consente il Trasferimento di dati tra dispositivi Sensor Web Enablement Iniziativa dell OGC Standard di trasmissione e comunicazione dei dati rilevati da reti di sensori e integrati in sistemi GIS Attività di ricerca sviluppate da soggetti nazionali e internazionali Che realizzano monitoraggi diffusi, partecipati, sul tema ambiente e territorio.

16 NAME WEB TYPE THEME DATA TYPE PARTECIPATION SCALE ACTIVE Weather Underground Freemium Meteo Meteorological data YES Global YES Air Quality EGG Business Air Quality CO NO 2 Temp/Hum YES Global YES AirPI Business Air Quality Smart Citizen Business Air Quality CO NO 2 UV Temp/Hum CO NO 2 NOISE UV Temp/Hum YES Global YES YES Global YES Every Aware Research Air Quality Air Quality Data YES Local YES WeSenseIt Institutional/res earch Water Quality/Flood Water Level, Snow depth, cloud cover, water temperature, Solar Radiation, Soil Moisture, Precipitation, ph Level, OxRed Potential, Turbidity, Flow Velocity, Dissolved Oxygen YES Regional YES R-MAP & RASPIBO Institutional/res earch Meteo/Air Quality Meteorological data and Air Quality Data YES Local YES

17 PWS Personal Weather Stations 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).) Community OLTRE stazioni in tutto il mondo.

18 PWS Personal Weather Stations PCE FWS-20 + RASPBERRY PI + SINTWIND PI Stazione meteo low cost Software Open Source Modelli previsionali

19 Air PI / Air Quality EGG

20 Air PI / Air Quality EGG

21 Air PI / Air Quality EGG

22 Air PI / Air Quality EGG Community Partecipate New collaborative means of monitoring air quality Low-cost

23 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.

24 EVERY AWARE Sensor name Component to measure Power usage Meas. range Indicative price ( ) Alpasense CO-BF C O 0 mw ppm 180 * E2V MiCS-5521 C O 76 mw ppm 3,4 E2V MiCS-2710 N O2 50 mw ppm 3,7 E2V MiCS-5525 C O 76 mw ppm 5 E2V MiCS-2610 O3 95 mw ppb 3,7 Figaro 2201 Gasoline exh. (CO, H2, HC) Diesel exh. (N Ox) 500 mw ppm mW** ppm 15 AS-MLV VOC 41 mw 1 NA 15

25 Air PI / Air Quality EGG AirPi Kit - Raspberry Pi weather station shield Facilitate access Build Your Own $ 90,00

26 SMART CITIZEN Partecipatory Open and distributed tools

27 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

28 R-MAP e RaspiBO

29 R-MAP e RaspiBO

30 R-MAP e RaspiBO

31 NAME WEB TYPE THEME DATA TYPE PARTECIPATION SCALE ACTIVE VIAMONT Research SIM 2 VILLAFRANCA SENSEPOD Institutional/Res earch Research/Busin ess Air Quality/Infom obility Air Quality NOISE NO 2 O 3 -PTS YES Local YES NOISE Temp/Hum CO 2 NO City YES Air Quality NOISE COx Nox - GPS YES Personal NO

32 Street Lab VIAMONT 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

33 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. VIAMONT

34 VIAMONT MODELLO STRADA FATTORI ESOGENI VALUTAZIONE PERICOLOSITA RETI DI SENSORI SEGNALAZIONI RETI STAZIONI METEO RETI DI SENSORI

35 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).

36 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 A Batteria ricaricabile a Ioni di Litio da 6600mAh, pannello solare da 7V 500mA

37 VIAMONT Descrizione Modello Produttore Board Smart Environment + gprs o Wi-Fi Pannello Solare + Batt Tampone SE-GPRS 6600-EXT Libelium Libelium Sensori Intervallo misura - µg/m 3 min max Limiti normativa (155/2010) - µg/m 3 * Sensore NO 2 (Biossido di Azoto) MiCS2710 e2v 95, Soglia di allarme - Superamento per 3h consecutive 200 Limite orario - media 1h Sensore O 3 (Ozono) MiCS2610 e2v Soglia di informazione valore orario 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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40 Descrizione Modello Produttore VIAMONT Board Smart Cities + gprs o Wi-Fi Pannello Solare + Batt Tampone SC-GPRS 6600-EXT Libelium Libelium Sensori Intervallo misura Min Max Limiti normativa (155/2010) - µg/m 3 * Sensore PM10 GP2Y1010AU0F Sharp (0) µg/m µg/m 3 50 µg/m 3 Valore medio 24h Microfono MiCS2610 e2v 50 dba 120 dba * - Valori limite per la protezione della salute umana, degli ecosistemi, della vegetazione e valori obiettivo secondo la normativa vigente (D.Lgs.155/2010).

41 VIAMONT

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44 4 settimane di monitoraggio valori (ogni 30 secondi) Trasmissione al server ogni ora. VIAMONT

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47 VIAMONT

48 Centralina C2 1 settimana ARPAV 2 ARPAV 1 2 settimana Centralina ARPAV 2 ARPAV C2 1 3 settimana Centralina C2 ARPAV 2 ARPAV 1 4 settimana ARPAV 2 ARPAV 1 Centralina C2 VIAMONT

49 Centralina ARPAV 1 Centralina ARPAV 2 Centralina C2 VIAMONT

50 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. VIAMONT

51 Comune di Villafranca di Verona Unisky s.r.l. Spin-off Università IUAV di Venezia SIM M 2 Sistema Innovativo di Monitoraggio Multisensore

52 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. web web

53 I moduli sono dotati di: microfono sensore di temperatura e umidità sensore di Biossido di Carbonio CO 2 Modulo trasmissione dati GPRS/GSM quadband CPU di gestione del sistema Batteria e pannello solare con regolatore di carica, alimentatore di rete. Composizione

54 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.

55 Microfono digitale Microfono a condensatore electret con preamp convertitore digitale. Opera da 2.7V a 5.5V. DHT22 Sensore temperatura e umidità, digitale, calibrato Power: 3,3-6 V Hum: 0 100% RH Temp: -40 / 125 C COZIR CO 2, digitale, calibrato Power: 3,5mW Range: ppm Noise: <10ppm) Output: Digital Temp/Hum correction Accuracy: ±50 ppm

56 MARZO APRILE MAGGIO 12 FEBBRAIO 2014 Concentrazione CO2 (ppm) Livello sonoro (db) VF2 Urbana - OUTDOOR

57 MARZO APRILE MAGGIO 12 FEBBRAIO 2014 Concentrazione CO2 (ppm) Livello sonoro (db) VF3 Urbana - OUTDOOR

58 SENSPOD By SENSARIS NOISE COx Nox - GPS

59 Gas Ambientali Movimento COx NOx Metal Oxide Semi-conductor Produttore e2v.com Temperatura - Umidità Metal Oxide Semi-conductor Sensirion Rumore Microfono db Sensaris Accelerometro 3 axis MEMS Sensaris GPS Patch antenna 32 ch Mediatek Comunicazione Processore Alimentazione Memorizzazione Dimensioni Bluetooth Class 2 radio range up to 30 m in free air Texas Instruments MSP 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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63 Senspod Centralina ARPAV

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65 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

66 MONITORAGGIO DIFFUSO E PARTECIPATO LINEA TECNOLOGICA LINEA CULTURALE Disponibilità e diffusione di Genera Hardware a costi contenuti Ambienti di sviluppo software di facile approccio Sensoristica a basso costo Conoscenza Consapevolezza Meteo Inquinanti Sono necessari ancora passi tecnologici Misure fisiche Coinvolgimento e crescita culturale della cittadinanza Attiva scelte e azioni che possono diventare domanda per l attuazione di politiche di mitigazione Realizza la prima infrastruttura di monitoraggio diffuso e partecipato Sono già impiegabili in reti diffuse CONCLUSIONI

67 MONITORAGGIO DIFFUSO E PARTECIPATO Niccolò Iandelli Università IUAV di Venezia Dottorato in Nuove Tecnologie e Informazione Territorio-Ambiente niandell@stud.iuav.it niccogeo@gmail.com GRAZIE PER L ATTENZIONE