SENSORE MOBILE PER LA MISURA SENSORE MOBILE PER LA MISURA DELL’INQUINAMENTO DELL’INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICOELETTROMAGNETICO

Relatore:Relatore:ch.mo prof. Ing. ch.mo prof. Ing. Carmine LandiCarmine LandiCorrelatore:Correlatore:Ing. Biagio D’ApiceIng. Biagio D’Apice

Seconda Università degli Studi di NapoliFacoltà di Ingegneria

Candidato: Raffaele VolpeMatricola 834/423

ANNO ACCADEMICO 2006-2007

Quadro Normativo per l’ esposizione ai Campi Quadro Normativo per l’ esposizione ai Campi Elettromagnetici: Elettromagnetici:

Legge quadro 22/2/2001

E (V/m)

H (A/m)

D.Pot.(W/m2)

0.1 - 3 MHz

60 0.2 -

1-10MHz

20 0.05 1

3-300GHz

40 0.01 4

Limite di esposizione Valore di attenzioneIntensità di Intensità di campo campo elettrico elettrico E(V/m) E(V/m)

Intensità di Intensità di campo campo magnetico magnetico H(A/m) H(A/m)

0,1 MHz - 0,1 MHz - 300 GHz 300 GHz

66 0.0160.016

Limite di esposizione: valore di campo elettrico, magnetico ed elettromagneticodefinito ai fini della tutela della salute da effetti acuti.Valore di attenzione: valore di campo elettrico, magnetico ed elettromagnetico,che non deve essere superato nei luoghi adibiti a permanenze prolungate. Obiettivi di qualità: valori di campo elettrico, magnetico ed elettromagnetico, definiti dallo Stato ai fini della progressiva minimizzazione dell'esposizione ai campi medesimi.

ObiettivoObiettivo

Progettare e realizzare un sistema di misura, basato su Progettare e realizzare un sistema di misura, basato su sensori web mobili, per il monitoraggio capillare di vaste sensori web mobili, per il monitoraggio capillare di vaste aree, caratterizzato da:aree, caratterizzato da:

•Comunicazione Wireless.Comunicazione Wireless.•Dimensioni contenute.Dimensioni contenute.•Alta capacità di comunicazione.Alta capacità di comunicazione.

Sistemi di Misura DistribuitiSistemi di Misura Distribuiti

Architettura di Rete Architettura di Rete implementabileimplementabile

Server

Smart Sensor

GPRS INTERNET

Smart Sensor

Smart Sensor

Gsm

Schema strutturale di un nodo-Schema strutturale di un nodo-sensoresensore

Acquisizione Elaborazione Front – End di

comunicazione

Componenti principaliComponenti principaliTelit GM862 QUAD-GPRS dual band GSM/GPS

connessione GPRS classe 8voce, sms, datiUn ricevitore (High sensitivity chip) GPS Capacità di memorizzazione dati: 3MB.Easy GPRS.

CPU RISC a 16bit 32kb di memoria FLASHConvertitore A/D 10bit

PIC 18F452

Sonda di campo

Banda : 100kHz - 3GHz Risoluzione : 0.01 V/mFiltro 80Hz

Programmazione del Programmazione del dispositivodispositivo

Vantaggi:Vantaggi:

Riconfigurazione del dispositivo per l’aggiunta di nuove funzionalità. Riconfigurazione del dispositivo per l’aggiunta di nuove funzionalità.

Possibilità di programmare il microcontrollore in circuit, senza rimuoverlo dal Possibilità di programmare il microcontrollore in circuit, senza rimuoverlo dal dispositivo.dispositivo.

Programmatore/Debugger ICSP:Programmatore/Debugger ICSP:

ICD2 - MicrochipICD2 - Microchip

Ambiente di sviluppo: Mplab 7.5 (IDE)

Compilatore: MCC18

Interfacciamento PIC – Sonda Interfacciamento PIC – Sonda PMM 33MPMM 33M

Convertitore ottico/seriale: PMM Or03 Logica dei livelli: RS232, incompatibile con la logica TTL del PIC

Accensione e SpegnimentoAccensione e Spegnimento

Vantaggi:• Possibilità di programmare il pic per spegnere/accendere il modulo gm862 ad una determinata ora.

AlimentazioneAlimentazione

Sensore predisposto per un’alimentazione esterna di 12V. Alimentazione del PIC a 5V. Derivazione di una tensione di 3.8V per il modem.

ArchitetturaArchitettura

Dato completo

Comandi GPSComandi GPS

Coordinate Spazio - Temporali

Data e OraLatitudine, Longitudine, AltezzaAffidabilità della localizzazioneVelocità

$GPGGA,2046,20.99,4530.67,N,0916.944,E,0,0,50.0,101.9,M,,,00*32$GPRMC,2046,19.999,V,4530.6671,N,00916.9484,E,,,160702,,*1C

Standard NMEA

Comandi AT per il modemAT$GPSACP<CR>

<5>:<5>: emisfero (E 0 O)emisfero (E 0 O)<6>:<6>: indicazione sulla qualità del dato (FIX)indicazione sulla qualità del dato (FIX)<7>:<7>: numero di satelliti attualmente in usonumero di satelliti attualmente in uso<9>:<9>: altezza dell’antennaaltezza dell’antenna

LO STANDARD NMEALO STANDARD NMEA

ESEMPIO DI FRAME:ESEMPIO DI FRAME:

$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>,*hh<CR>,<LF>.<11>,<12>,*hh<CR>,<LF>.

<1>:<1>: Ora nel formato HHMMSSOra nel formato HHMMSS<2>:<2>: latitudinelatitudine<3>:<3>: emisfero (N o S)emisfero (N o S)<4>:<4>: longitudinelongitudine

Memorizzazione dei dati di misuraMemorizzazione dei dati di misura

• Viene creato un file di testo per ogni dato completo di misura.Viene creato un file di testo per ogni dato completo di misura.

• Vengono utilizzati comandi speciali AT per la scrittura e Vengono utilizzati comandi speciali AT per la scrittura e lettura dei file, riconosciuti dal processore del modulo gm862.lettura dei file, riconosciuti dal processore del modulo gm862.

Es. ‘AT#WSCRIPT=“Misura 1.txt”,100,0<CR>’ per la scrittura

‘AT#RSCRIPT=“Misura 1.txt”<CR>’ per la lettura

‘AT#LSCRIPT’<CR> per la lista dei file presenti

Implementazione dellaImplementazione dellaComunicazione GPRSComunicazione GPRS

Il Modem Telit implementa una funzione EASY GPRS Il Modem Telit implementa una funzione EASY GPRS per connessioni TCP/IP direttamente tramite i per connessioni TCP/IP direttamente tramite i comandi AT.comandi AT.

AT+CGDCONT=1,"IP","ibox.tim.it","0.0.0.0",0,0<CR>AT#PASSW=""<CR>AT#USERID=""<CR>AT#SKTSET=0,785,"143.225.92.16"<CR>AT#SKTSAV<CR>AT#SKTOP<CR>

Esempio di configurazione e connessione con provider TIM:

Rielaborazione datiRielaborazione dati Il controller formatta le informazioni sul campo con quelle Il controller formatta le informazioni sul campo con quelle

provenienti dal ricevitore GPS in un unico dato di misura provenienti dal ricevitore GPS in un unico dato di misura completo, in un formato accettato dall’applicativo lato completo, in un formato accettato dall’applicativo lato server.server.

Formato dato di misura:

(1-n),<IP>,<GPS>,<Campo>/l/nper la [1- (k-1)]esima stringa

(1-n),<IP>,<GPS>,<Campo>/l/n#per la Kesima stringa

Risultati SperimentaliRisultati SperimentaliData: 04/05/07Data: 04/05/07 Luogo: Aversa (CE), via RomaLuogo: Aversa (CE), via Roma

Ora Monitoraggio: 16:00 – 17:00Ora Monitoraggio: 16:00 – 17:00

Numero misure effettuate: 400.Numero misure effettuate: 400.

Connessione al server 143.225.92.16:785Connessione al server 143.225.92.16:785

ConclusioniConclusioni

E’ stato sviluppato un sistema distribuito per la misura di Campi Elettromagnetici, basato su sensori web mobili.

Sviluppi futuri:Realizzazione Low Cost di una sonda elettromagnetica a banda larga.

SENSORE MOBILE PER LA MISURA SENSORE MOBILE PER LA MISURA DELL’INQUINAMENTO DELL’INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICOELETTROMAGNETICO

Relatore:Relatore:ch.mo prof. Ing. ch.mo prof. Ing. Carmine LandiCarmine LandiCorrelatore:Correlatore:Ing. Biagio D’ApiceIng. Biagio D’Apice

Seconda Università degli Studi di NapoliFacoltà di Ingegneria

Candidato: Raffaele VolpeMatricola 834/423

ANNO ACCADEMICO 2006-2007