Presentazione del sistema Adcon Telemetry

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1 Presentazione del sistema Adcon Telemetry 1. Premessa Lo scopo del monitoraggio è quello di automatizzare i processi, nei vari campi di applicazione, mediante sistemi di controllo, di trasmissione, raccolta ed elaborazione dei dati e di intervento utilizzando attuatori e dispositivi vari o strumenti informatici per supporto decisionale. Questa attività viene esplicata utilizzando sia i più moderni sistemi di misura (sensori e biosensori) che consentono di misurare con precisione i parametri fisici, chimici e biologici, sia i più avanzati ed economici sistemi di trasmissione ed elaborazione dei dati. 2. Il sistema Adcon Il sistema Adcon Telemetry è composto da un insieme di strumenti hardware e software che consentono di misurare alcuni parametri in un area relativamente vasta, e quindi trasmetterli ed elaborarli in modo da evidenziare le situazioni critiche, permettendo nel tempo l acquisizione di dati storici che consentiranno di definire e prevenire specifiche situazioni ricorrenti. 2.1 Struttura del sistema Hardware STAZIONE RICEVENTE, composta da: RICEVITORE A840 Telemetry Gateway PERSONAL COMPUTER STAZIONI REMOTE, composte da: RICETRASMITTENTE A733addWAVE e/o addit A723 SENSORI per la rilevazione delle misure ATTUATORI per la realizzazione di operazioni in campo Pagina 1

2 ACCESSORI, come cavi, supporti, ecc. Software PROGRAMMA addvantage ESTENSIONI per esigenze applicative specifiche STRUMENTI per la configurazione e la manutenzione Il sistema è in grado di rilevare parametri fisici nelle tre diverse dimensioni Aria, Acqua e Suolo, e trova applicazione in svariati settori quali l'industria, la Climatologia, l Agrometeorologia, l Idrologia, la Salvaguardia del patrimonio boschivo e l Ambiente in generale. Per parametro si intende una qualunque grandezza fisica misurabile mediante opportuni strumenti di misura detti sensori, che la trasformano in un segnale elettrico manipolabile da un elaboratore numerico (computer). 2.2 La stazione locale A733addWAVE L unità del sistema è la stazione di monitoraggio remota A733addWAVE che raccoglie i dati forniti dai sensori di misura e li trasmette all unità centrale. La stazione locale ha una propria intelligenza che consiste in un microcontrollore che esegue periodicamente le seguenti funzioni: interroga i sensori; memorizza i dati misurati; controlla il canale radio; controlla lo stato della batteria locale; trasmette e riceve dati sia dalla stazione centrale che dalle unità locali La stazione locale A733addWAVE, equipaggiata con un modulo radio rice-trasmittente, in grado di trasmettere e ricevere segnali, opera sulla banda di frequenza che va da 430 a 470 MHz, con una potenza di trasmissione di 500 mw, che a seconda della configurazione del territorio ed in condizioni di media propagazione, permette una portata diretta tra stazioni di 20 Km, con un estensione massima di rete di 110 Km. Questa è alimentata da una batteria Cd/Ni che le assicura una autonomia di 7-10 giorni in assenza di insolazione che sale a 5 settimane con cielo mediamente coperto, (può essere alimentata anche a rete o da batterie) La stazione accetta 7 analogici e diversi sensori digitali (in dipendenza del tipo), fino ad un massimo di 14 sensori, utilizzando una speciale interfaccia ( Y cable) che duplica il numero dei sensori analogici. L unità locale interroga i sensori ogni minuto, e su richiesta della stazione base A840 Telemetry Gateway trasmette un dato medio ogni 15 minuti. In questo modo le misure sono rese molto più stabili ed immuni a variazioni impulsive spurie, e la potenza necessaria al funzionamento del trasmettitore (alimentato da celle solari) è minima. Le stazioni sono dotate di un sistema radio bidirezionale con la possibilità di utilizzare 3 canali di uscita, e possono essere utilizzate per trasmettere e ricevere segnali dall unità centrale e quindi essere anche utilizzate per il controllo remoto di attuatori, dispositivi in grado di effettuare azioni di controllo sul campo come l apertura o chiusura di una valvola. Le stazioni remote e l unità centrale comunicano tra loro per mezzo di segnali radio. Pertanto affinché il sistema funzioni correttamente è necessario che le stazioni possano vedersi via radio, cioè non ci siano impedimenti al segnale radio che viaggia tra di esse consentendone la ricezione (visibilità radio). Le stazioni remote possono svolgere la funzione di ponte radio per altre stazioni che non sono visibili, in modo tale da coprire anche zone molto ampie o comunque con conformazioni geografiche particolari. 2.3 addit A 723 Pagina 2

3 L addit A723 è un interfaccia per sensori analogici e digitali, anch esso dotato di un sistema radio bidirezionale in grado trasmettere e ricevere segnali direttamente alla stazione base A720 b, o alla stazione base A840 Telemetry Gateway direttamente o tramite la stazione remota A733addWAVE.La sua funzione è di poter ampliare il raggio d azione delle stazioni remote o sostituirle se collocati ad un massimo di 800 m, tale è la portata del loro segnale radio, dalla stazione centrale. Essi accettano fino ad un massimo di 6 sensori e possono controllare, a loro volta, degli attuatori (tensione max. d uscita per comandi 3,3 V) L alimentazione gli è fornita da un pannello solare e da un set di batterie di back up (può essere alimentato anche a rete o a batterie), ha una potenza di trasmissione di 10 mw (non ha bisogno di licenza radio) ed opera sulla gamma di frequenze che vanno da 430 a 470 MHz. 2.4 I sensori Data la flessibilità del sistema, esiste la possibilità di installare ed usare una grande varietà di sensori, anche se non offerti direttamente da Adcon. Riportiamo le condizioni hardware di massima che devono rispettare gli altri sensori Tensione di lavoro da 5,5 a 15 volt; Consumo di energia non superiore a 20 ma, in quanto la stazione fornisce un totale di 80 ma per tutti i sensori; In caso di consumi o alimentazioni superiori possono essere fornite unità di alimentazione separate per ciascun sensore; l range in uscita dal sensore deve essere compreso tra 0 e 2,5 volt., lineare o non lineare; Il tempo di reazione compreso tra il momento in cui viene fornita l alimentazione e quando il sensore fornisce un uscita valida, non deve superare i 2 secondi; Il parametro fondamentale che caratterizza la qualità di un sensore è dato dalla sua risoluzione, cioè dalla più piccola differenza tra due possibili misure. In generale, qualunque sensore può essere catalogato in due diverse categorie: analogici digitali I sensori analogici sono dispositivi che convertono la grandezza fisica misurata in una quantità continua, cioè che può assumere un qualunque valore all interno di un certo range o campo di variabilità. Per esempio, un termometro analogico potrebbe restituire un segnale elettrico proporzionale alla temperatura misurata e di ampiezza compresa tra 0 e 1 Volt (es: 0.73 Volt). Quindi, risoluzione permettendo, questi sensori possono fornire un numero infinito di misure diverse possibili. I sensori digitali sono invece dispositivi che forniscono in uscita un segnale che rappresenta una, tra un numero prefissato di possibili misure, individuate univocamente da una particolare sequenza di livelli. Nel caso di segnali binari, cioè i cui valori sono identificati da sequenze di due soli simboli ( 1 e 0 ), il numero di simboli utilizzati per identificare un valore può essere 1 bit, 2 bit e così via. Ciascun bit corrisponde ad individuare una tra due possibilità mutualmente esclusive, per esempio un interruttore chiuso o aperto. Ciascun unità remota dispone di diversi ingressi per sensori di entrambi i tipi. I sensori devono però essere configurati opportunamente affinché il sistema possa riconoscere in maniera corretta i valori misurati. Questo compito è assolto da moduli software detti driver. Ogni sensore ha un proprio driver ed ogni driver pilota un solo tipo di sensore. Quelli che seguono sono tipologie di sensori utilizzati nel sensore agrometeorologico già predisposti per il sistema ADCON: temperatura umidità relativa bagnatura fogliare velocità del vento direzione del vento temperatura dell acqua livello della pioggia radiazione solare umidità del terreno livello dell acqua Pagina 3

4 temperatura del terreno 2.5 La stazione base A840 Telemetry Gateway Questa stazione, detta stazione ricevente, oppure stazione centrale o RDL (acronimo di Radio Data Logger), è composta da due unità funzionali separate: - l A840 CPU Unità di processo centrale - l A440 modem-radio L A840 CPU si installa in ufficio e si collega ad un PC tramite la porta seriale dell unità. L A440 si installa sul tetto e si collega all A840 CPU tramite un cavo seriale RS-485 (incluso della lunghezza di 30 metri). La stazione centrale agisce come controllore della rete di stazioni poste sul campo: periodicamente (ogni 15 minuti) esso richiede i dati a tutte le stazioni remote collegate in rete. Il ricevitore memorizza i dati in arrivo in un enorme memoria (16 MB di RAM e 16 MB di Flash-ROM), dando così la possibilità ad esso di visionare e controllare fino a un massimo di 200 stazioni di misurazione remote, e di mantenere i loro dati per almeno 30 giorni senza aver bisogno di scaricarli nel PC. In aggiunta, una batteria interna permette di operare per almeno 20 ore durante un interruzione elettrica. I dati verranno poi scaricati dalla memoria del ricevitore e memorizzati nel PC eseguendo il programma addvantage che consente di gestire tali dati sia per la visualizzazione grafica che per tutte le necessità di esportazione nei vari formati. Il sistema operativo impiegato è Linux OS La stazione base A720b Il principio di funzionamento è uguale a quello dell A840 Telemetry Gateway, ma questa stazione base lavora solo con la stazione di misurazione remota A723 addit e può controllare fino ad un massimo di 3 stazioni. 2.7 Il software Il software addvantage, può essere istallato su PC in ambiente Windows, ed ha la funzione di acquisire i dati dal RDL o da un altro sistema addvantage, tramite modem, rendendoli disponibili in visualizzazione o per eventuali analisi specialistiche. Il software, il cui utilizzo è guidato tramite uno schema a finestre risultando così estremamente semplice ed intuitivo, viene fornito con un sistema di driver interni selezionabili dal Manager addvantage. Alcuni driver possono essere utilizzati per più di un tipo di sensore. Inoltre sono disponibili alcuni moduli aggiuntivi detti estensioni, che si occupano di elaborare i dati per determinati scopi. Il software consente di condividere i dati con altri programmi di uso comune come editor di testo, fogli di calcolo o programmi di archiviazione. Le principali funzioni svolte dal software addvantage sono le seguenti: visualizzazione dei dati sotto forma di grafici elaborazione dei dati per mezzo di funzioni statistiche generazione di allarmi esportazione dei dati verso altre applicazioni elaborazione dei dati per mezzo delle estensioni AgroExpert. I dati rilevati dai sensori delle stazioni remote possono essere visualizzati totalmente o parzialmente, mediante dei filtri di visualizzazione. Il software addvantage consente di impostare alcune operazioni statistiche sui dati rilevati, che possono attivare delle segnalazioni relative, per esempio, al superamento di soglie particolari o al raggiungimento di determinati conteggi. Pagina 4

5 L ambiente in cui vengono impostate le funzioni di calcolo definite espressioni è quello dell estensione Macro. Esportazione dei dati I dati rilevati dai sensori collegati a ciascuna stazione remota possono essere esportati (cioè salvati su supporto magnetico) in un formato tale da poter essere letti da altre applicazioni standard quali: editor di testi fogli di calcolo programmi di archiviazione dati. In pratica tutte le applicazioni che leggono file in formato di testo possono accettare senza difficoltà i dati esportati da addvantage. L esportazione dei dati può avvenire sostanzialmente in due modi: dalla visualizzazione grafica dei dati da menù Cenni sull utilizzo delle estensioni Un estensione è un modulo software aggiuntivo che elabora i dati per determinati scopi applicativi. Per esempio le estensioni AgroExpert analizzano i dati per determinare le strategie di protezione delle colture più adatte alle esigenze ed alle condizioni ambientali. Le estensioni vanno configurate ed attivate per ciascuna stazione remota si desideri utilizzare. Gestione del rischio malattia Il software addvantage usa i più comuni modelli di previsione della malattia e le più recenti informazioni microclimatiche raccolte ed inviate dai sensori per elaborare le raccomandazioni di trattamento ottimale; supporta l interpretazione degli indici di rischio malattia, il calcolo dei gradi-giorno di crescita, le ore di gelata ed i dati di evapotraspirazione ed umidità del suolo. garantisce quindi la riduzione dell uso di prodotti chimici durante i periodi di bassa pressione ed il corretto mantenimento degli intervalli di trattamento durante i periodi di alta pressione; provvede infine ad accurate registrazioni ed alla creazione di un archivio storico. Allarme gelate Questo sistema è studiato per fornire allerta per il gelo via telefono o mediante messaggi SMS; sono attivabili anche allarmi audio e video su computer. I parametri di allerta di temperatura possono essere personalizzati dall utilizzatore e possono essere basati sia sull ambiente che sul bulbo bagnato che sulla temperatura di rugiada. Modelli disponibili Mela, barbabietola da zucchero, luppolo, lattuga, patata, pomodoro, oliva, fragola, vite, agrumi, arachidi, irrigazione, unità di calore, ed altri ancora. Pagina 5