Cos'è la centralina?
La Centralina per il Monitoraggio della Qualità dell’Aria è lo strumento utilizzato 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”
In qualcosa è UGUALE a tutte le altre centraline: non ha la precisione certificabile come l’ARPA e le Università.
La Centralina rileva e trasmette in rete i dati ambientali
Cosa rileva?
I dati ambientali rappresentati da: temperatura (T), umidità (RH), pressione (P), la somma di ossidi di cabonio (COx), composti organici volatili (VOC), il materiale particolato (PM10, PM2,5 e PM1), ossidi di azoto (NOx), ammoniaca (NH3) e idrogeno (H2). Per approfondire Ambiente aria
Quali informazioni otteniamo?
I rilevamenti sono eseguiti ogni 30 minuti, ed i dati raccolti dai sensori sono elaborati, registrati ed inviati al sito web di ciascuna centralina. Il sito elabora le informazioni di tutte le centraline e consente di visualizzare il grafico dell’andamento medio dei singoli parametri, ed anche di mettere a confronto le medie di centraline differenti. 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).
Perché
Questi e altri componenti possono alterare le condizioni climatiche e in particolare la composizione dell’aria e indicano quanto sia più o meno pura l’aria che respiriamo. L’obiettivo del monitoraggio è di permettere ai cittadini di comprendere come si rilevano i dati e di utilizzare le informazioni sulla composizione dell’aria, per acquisire la consapevolezza dei comportamenti da adottare per curare l’ambiente e il proprio stile di vita.
Per approfondire e capire
Abbiamo contemporaneamente analizzato risultati delle rilevazioni delle nostre centraline con quelli generati dalle Centraline del Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e della Terra (DISAT) della Università degli Studi di Milano. Per esaminare i risultati del Monitoraggio DISAT qualità dell'aria in Segantini
Quali sono i punti di forza e debolezza?
Tutti i sensori utilizzati sono a basso costo e forniscono valori che sono soggetti a variazioni anche apprezzabili, al variare delle condizioni di temperatura ed umidità ambientale.
Per questo motivo è molto importante stabilire dove si posizionano le centraline, poiché una corretta installazione è fondamentale per evitare di inficiare la bontà dei dati raccolti (come avviene in centraline installate in zone esposte al sole diretto o a condizioni di umidità eccessiva, oppure ancora senza adeguato ricambio d’aria, etc).
I dati ottenuti non sono certificati da alcun Ente Ufficiale, ed hanno subito una taratura generica (la migliore possibile con i mezzi a disposizione), ma permettono di misurare in modo sufficientemente preciso la variabilità rispetto ad uno standard nel tempo e in un luogo.
Le centraline permettono quindi solo di ottenere valori approssimati, ma comunque confrontabili nel tempo. Periodicamente verranno manutenute, e ritarate in caso di necessità. A questo proposito ad esempio possiamo dire che il valore di CO nell’aria è approssimato a quello reale e valutarne la varianza rispetto ai dati di altri giorni, settimane o mesi precedenti. La variazione è interessante perché l’aria non è la stessa in aree diverse della città anche allo stesso tempo (ad esempio c’è più CO a Porta Genova che al Parco Segantini). Altresì ci permette di valutarne la variazione in diversi periodi dell’anno (gennaio vs. aprile) nello stesso luogo. Quindi l'approssimazione dovuta agli strumenti di rilevazione utilizzati (non progettati per campionare in modo accurato) e al numero di siti di campionamento (limitati alle organizzazioni che hanno aderito al monitoraggio e definiti casualmente) non consente di essere rappresentativi del dato generale.
Elementi che compongono la centralina
La centralina assemblata
Sensore di PM
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
Sensore di misura T, RH, P e VOC
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
Schermo di visualizzazione
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.
Sensore multicanale di CO, NOx, H2 e NH3
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.
Componente d’acquisizione di dati
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
Componente di trasmissione in rete
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.