I GUARDIANI DELLA COSTA TEAM NAUTILUS - TEAM FARO - … · visualizzazione semplifica...
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PERCORSO DI ALTERNANZA SCUOLA I GUARDIANI DELLA COSTA TEAM NAUTILUS - TEAM FARO - TE STAZIONE METEO – NI myRI RELAZ Istituto di Istruzi La relazione tecnica nel seguito delle fasi e delle soluzioni tec dell’IIS A-Ruiz di Augusta ad op Nautilus e I Titani, partecipa Alternanza Scuola Lavoro. FUNZIONI E CENNI SULLA ST Abbiamo scelto di realizzare la scolastica abbiamo a cuore le te Parecchi percorsi di ASL infatti testimonianza dell’interesse sem SCOPO Lo scopo è quelllo di monitorare scelta per metere in stazione il A LAVORO EAM I TITANI IO ZIONE TECNICA DESCRITTIVA STAZIONE METEO ione Superiore “Arangio Ruiz” d DATI GENERALI o redatta vuole essere una breve descrizio cniche adottate, relative alla costruzione d pera degli allievi delle classi 3BL e 4BL, com anti per la prima volta a questa interes TAZIONE a stazione meteo dal momento che da tem ematiche di carattere ambientale e l’interaz recano come titolo “La Tecnologia al Serv mpre crescente dell’ IIS A-Ruiz nei confront e temperatura, umidità e CO2 in una spec dispositivo da noi progettato. 1 diAugusta one delle motivazioni, della stazione meteo mponenti i Team Faro, ssante esperienza di mpo come Istituzione zione con il territorio. vizio del Territorio” a ti dell’ambiente. cifica area geografica,
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PERCORSO DI ALTERNANZA SCUOLA LAVOROI GUARDIANI DELLA COSTA TEAM NAUTILUS - TEAM FARO - TEAM
STAZIONE METEO – NI myRI
RELAZIONE TEC
Istituto di Istruzione
La relazione tecnica nel seguito redatta vuole essere una breve descrizione delle
delle fasi e delle soluzioni tecniche adottate, relative al
dell’IIS A-Ruiz di Augusta ad opera degli allievi
Nautilus e I Titani, partecipanti per la prima
Alternanza Scuola Lavoro.
FUNZIONI E CENNI SULLA STAZIONE
Abbiamo scelto di realizzare la stazione
scolastica abbiamo a cuore le tematiche di carattere ambientale e
Parecchi percorsi di ASL infatti recano come titolo
testimonianza dell’interesse sem
SCOPO
Lo scopo è quelllo di monitorare temperatu
scelta per metere in stazione il dispositivo
ERCORSO DI ALTERNANZA SCUOLA LAVORO
TEAM I TITANI
IO
RELAZIONE TECNICA DESCRITTIVA
STAZIONE METEO
Istruzione Superiore “Arangio Ruiz” diAugusta
DATI GENERALI
La relazione tecnica nel seguito redatta vuole essere una breve descrizione delle
delle fasi e delle soluzioni tecniche adottate, relative alla costruzione della stazione
Ruiz di Augusta ad opera degli allievi delle classi 3BL e 4BL, componenti i Team Faro,
, partecipanti per la prima volta a questa interessante esperienza di
FUNZIONI E CENNI SULLA STAZIONE
Abbiamo scelto di realizzare la stazione meteo dal momento che da tempo come
scolastica abbiamo a cuore le tematiche di carattere ambientale e l’interazione con il territorio.
Parecchi percorsi di ASL infatti recano come titolo “La Tecnologia al Servizio del T
mpre crescente dell’ IIS A-Ruiz nei confronti dell’ambiente.
Lo scopo è quelllo di monitorare temperatura, umidità e CO2 in una specifica
ere in stazione il dispositivo da noi progettato.
1
diAugusta
La relazione tecnica nel seguito redatta vuole essere una breve descrizione delle motivazioni,
la costruzione della stazione meteo
componenti i Team Faro,
volta a questa interessante esperienza di
dal momento che da tempo come Istituzione
l’interazione con il territorio.
La Tecnologia al Servizio del Territorio” a
Ruiz nei confronti dell’ambiente.
ra, umidità e CO2 in una specifica area geografica,
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Abbiamo quindi inserito i dati mappati, trasmessi dal dispositivo embedded myRIO, in formato
.csv, all’interno del software open source QGIS, in modo tale da creare un database spaziale
che puntualmente fornisca informazioni sulle grandezze misurate.
Convertendo successivamente i dati in formato .shp (shapefile) e definendo il sistema di
riferimento appropriato (Monte Mario Italy 2 EPSG: 3004 o WGS 84 EPSG: 4326) è stato
possibile impostamdo come sfondo OSM e Google Earth esportare la pappa in remoto,
utilizzando degli specifici plugins (QGIS2Web, Lizmap, QGISCloud), in modo tale da creare una
sorta di webgis che funga da SIT climatico.
Figura 1. Mappatura delle misure effettuate. Software Open Source QGIS
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Figura 2. Tabella attributi. Software Open Source QGIS
Figura 3. Plugin per esportazione sul web Qgis2web
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Figura 4. Web Map. Attributi al clic del mouse
DATI
Il dispositivo da noi progettato è stato messo in stazione per circa 3 h per più di 20 gg
(Appendice). I dati rilevati sono stati salvati ad intervalli regolari di 5 min tra le 10.00 e le
11.00 e tra le 13.00 e le 14.00.
Per ciascun intervallo sono stati tabellati, tra le 10.00 e le 11.00 e tra le 13.00 e le 14.00,
temperatura massima, temperatura minima, temperatura media, umidità e CO2.
COSTRUZIONE DELLASTAZIONE
La struttura della stazione è stata costruita con pezzi del Kit Lego Tetrix, con aggiunta di
alcune basette in legno.
Figura 5. Stazione meteo. Vista dall’alto
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I piccoli profilati metallici con cui è costruita la stazione la rendono molto leggera, facile quindi
da trasportare nel caso in cui si vogliano acquisire misure “itineranti”.
La stazione si presenta su tre livelli: nel livello più basso sono inserite le batterie e il cablaggio
necessario all’alimentazione della stazione; nel livello intermedio è posizionato myRIO, il
microcontrollore della stazione, sul quale sono presenti gli ingressi e le uscite per i
collegamenti (sensori, PC, USB); nell’ ultimo livello è allocato il GPS e il sensore di
umidità/temperatura/CO2, il display per il settaggio degli intervalli nell’acquisizione dei dati e il
tastierino.
L’alimentazione è fornita da due batterie a 12V (3000 mhA), prese in prestito sempre dal Kit
Lego Tetrix. Una prima batteria alimenta esclusivamente i sensori, mentre una seconda
provvede all’alimentazione esclusiva dell’unità centrale, consentendo una maggiore autonomia
in lunghi periodi di misurazione. Entrambe le batterie sono ricaricabili.
Figura 6. Stazione meteo. Vista laterale
Il Software LabVIEW
LabVIEW (abbreviazione di Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) è
l'ambiente di sviluppo integrato per il linguaggio di programmazione visuale di National
Instruments. Tale linguaggio grafico viene chiamato Linguaggio G.
LabVIEW offre un approccio di programmazione grafico che permette di visualizzare ogni
aspetto dell'applicazione, inclusa la configurazione hardware, i dati di misura e il debug. La
visualizzazione semplifica l'integrazione dell'hardware di misura di qualsiasi fornitore e
permette la rappresentazione di logica complessa sui diagrammi, lo sviluppo di algoritmi di
analisi dati e la progettazione di interfacce utente personalizzate.
LabVIEW viene utilizzato principalmente per programmi di acquisizione e analisi dati, controllo
di processi, generazione di rapporti, o più generalmente per tutto ciò che concerne
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l'automazione industriale, su diverse piattaforme come Windows, Linux, Mac OS e controllori
National Instruments.
Il linguaggio di programmazione usato in LabVIEW si distingue dai linguaggi tradizionali perché
la sua sintassi non è scritta ma grafica, e per questa ragione viene chiamato G-Language
(Graphic Language). Un programma o sottoprogramma G, denominato VI (Virtual
Instrument), non esiste sotto forma di testo, ma può essere salvato solo come un file binario
che può essere aperto e compilato solo da LabVIEW.
La definizione di strutture dati ed algoritmi avviene con icone e altri oggetti grafici, ognuno dei
quali incapsula funzioni diverse, uniti da linee di collegamento (wire), in modo da formare una
sorta di diagramma di flusso. Questo tipo di linguaggio viene definito dataflow (flusso di dati)
in quanto la sequenza di esecuzione è definita e rappresentata dal flusso dei dati stessi
attraverso i fili monodirezionali che collegano i blocchi funzionali. Poiché i dati possono anche
scorrere in parallelo attraverso blocchi e fili non consecutivi, il linguaggio può realizzare
spontaneamente il multithreading senza bisogno di esplicita gestione da parte del
programmatore.
Nell'ambiente di sviluppo, i VI sono composti da tre parti principali:
x il pannello frontale;
x lo schema a blocchi;
x il riquadro connettori.
Figura 7. Ambiente di controllo grandezze da monitorare. Plot
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7 STAZIONE METEO – NI myRIO
Figura 8. Digital input
Figura 9. Digital input
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8 STAZIONE METEO – NI myRIO
Figura 10. Parametri da controllare
myRIO - dispositivo embedded per la didattica
myRIO-1900 è uno strumento per la didattica per affrontare tematiche inerenti ad una vasta
gamma di discipline con un dispositivo RIO (Reconfigurable I/O). Dotato di I/O su entrambi i
lati del dispositivo in forma di connettori MXP e MSP, include 10 ingressi analogici, 6 uscite
analogiche, 40 linee I/O digitali, WiFi, LED, un accelerometro su scheda, un FPGA Xilinx e un
processore dual-core ARM Cortex-A9. E’ programmabile con LabVIEW o C. Questa versione
Wi-Fi permette una integrazione più facile e veloce in applicazioni embedded remote; è stata
inoltre integrata una MXP Breadbord National Instrument per avere a disposizione più ingressi
per eventuali ulteriori sensori da utilizzare per applicazioni future.
Figura 11. NI myRIO
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9 STAZIONE METEO – NI myRIO
Figura 12. NI myRIO Hardware Block Diagram
Figura 13. Primary Secondry Signals on MXP Connectors A and B
SENSORI
Per la nostra stazione sono stati utilizzati due sensori: un GPS, contenuto nell’Embedded Kit di
MyRIO, che consente di georiferire il dato (oltre a tabellare l’orario di esecuzione della misura)
e un sensore è un EE-800 della EE Elektronik, adoperato in ambito industriale. Il sensore
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compatto è al contempo sensore di temperatura, sensore di umidità e sensore di anidride
carbonica. Questa soluzione ci ha permesso di ottimizzare gli spazi, ottenendo una buona
precisione delle misure.
Figura 14. Sensore Temperatura/Umidità/CO2
Figura 15. GPS
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DISPOSITIVI DI INPUT/OUTPUT
Per far interagire l’utente finale con la stazione meteo è stato posizionato accanto al sensore
un tastierino e un display, entrambi sono prodotti dalla Digilent.
Figura 16. Tastierino
Figura 17. Display
All’accensione della stazione, è possibile da parte dell’utente, tramite il display inserire il tempo
di campionamento, che verrà digitato tramite il tastierino. Il display mostrerà il tempo
impostato e il buon esito della procedura di collegamento con il conseguente avvio della
misura. I due led su myRIO mostrano la programmazione in esecuzione e il campionamento
attivo.
Durante la programmazione il campionamento può essere interrotto mediante un interruttore
posizionato accanto al dispositivo di alimentazione, mentre tutta la programmazione può
essere interrotta con un pulsante integrato su MyRIO.
La procedura di salvataggio dei dati è molto semplice, eseguibile tramite FTP o tramite USB.
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APPENDICE DATI RILEVATI
LOCALITA STAZIONE LONGITU
DINE LATITUD
INE DATA TMEDIA_Grad_C
TMIN_Grad_C
TMEDIA_Grad_C (10-11)
TMEDIA_Grad_C (13-14)
TMAX_Grad_C
UMIDITA_Perc CO2
Campolato Campolato 1 15,20900
7 37,28854
4 01/05/2018 19 12 20 21 23 77 380
Campolato Campolato 2 15,20857 37,28963 02/05/2018 19 18 20 20 20 81 370
Campolato Campolato 3 15,20786 37,29095 03/05/2018 16 14 20 20 20 83 365
Campolato Campolato 4 15,20641 37,29204 04/05/2018 18 13 20 21 22 65 371
Campolato Campolato 5 15,20508 37,29308 05/05/2018 17 10 21 22 22 70 390
Campolato Campolato 6 15,20294 37,29321 06/05/2018 17 10 23 23 24 73 389
Campolato Campolato 7 15,20145 37,29296 07/05/2018 18 10 22 23 23 76 375
Campolato Campolato 8 15,20006 37,29306 08/05/2018 18 11 22 24 24 77 370
Campolato Campolato 9 15,19892 37,29293 09/05/2018 18 11 23 23 23 76 370
Campolato Campolato 10 15,19792 37,29198 10/05/2018 19 11 23 23 23 72 385
Agnone Agnone 1 15,10101 37,31458 11/05/2018 19 12 23 24 24 74 406
Agnone Agnone 2 15,10134 37,31411 12/05/2018 19 12 23 24 24 75 408
Agnone Agnone 3 15,10166 37,31375 13/05/2018 19 12 23 24 24 77 400
Agnone Agnone 4 15,10206 37,31323 14/05/2018 20 16 23 23 23 68 390
Agnone Agnone 5 15,10245 37,31276 15/05/2018 18 14 20 20 20 80 390
Agnone Agnone 6 15,10287 37,31227 16/05/2018 17 11 22 22 22 75 394
Agnone Agnone 7 15,10344 37,31176 17/05/2018 19 13 23 23 23 74 397
Agnone Agnone 8 15,10079 37,31521 18/05/2018 20 17 23 25 25 72 390
Agnone Agnone 9 15,10048 37,31565 19/05/2018 19 13 22 23 23 75 390
Agnone Agnone 10 15,10012 37,31626 20/05/2018 19 13 23 24 24 73 389 Costa saracena
Costa saracena 1
15,137546
37,301132 21/05/2018 20 15 24 25 25 74 389
Costa saracena
Costa saracena 2 15,13592 37,30337 22/05/2018 21 14 23 24 24 73 385
Costa saracena
Costa saracena 3 15,13204 37,30658 23/05/2018 21 17 23 24 24 73 390
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STAZIONE METEO – NI myRIO
Costa saracena
Costa saracena 4 15,138 37,30596 24/05/2018 20 14 24 26 26 69 390
Costa saracena
Costa saracena 5 15,14163 37,30367 25/05/2018 21 14 25 26 26 72 380
Costa saracena
Costa saracena 6 15,14422 37,30056 26/05/2018 22 15 25 26 26 72 380
Costa saracena
Costa saracena 7 15,14862 37,29766 27/05/2018 23 17 26 27 27 70 389
Costa saracena
Costa saracena 8 15,15185 37,29506 28/05/2018 23 18 27 27 27 70 385
Costa saracena
Costa saracena 9 15,13968 37,30285 29/05/2018 23 17 28 30 30 61 385
