Sviluppo di un sistema di acquisizione e telemetria per

il monitoraggio di correnti marine superficiali costiere

Di Piero ZuppelliCdL Ing Elettronica Applicata (Triennale)

Finalità del sistema Studio della dinamica delle correnti

marine su piccola scala in ambito costiero

Verifica e correzione dei modelli di circolazione su piccola scala in ambito costiero

Calibrazione dei dati ottenuti delle mappe satellitari di temperatura superficiale del mare

Obiettivo del progetto

Sviluppo di un sistema innovativo a basso costo e ad alta risoluzione spaziale per il monitoraggio di correnti marine in ambito costiero

Il Drifter oceanico Boa galleggiante

semisommersa che segue la corrente superficiale in maniera passiva

Trasmissione satellitare

Bassa risoluzione e lunga durata di esercizio

Strumento a perdere

Drifter costiero: vantaggi Alta frequenza di campionamento della

posizione Possibilità di conoscere la posizione e la

temperatura dell’acqua di mare in tempo quasi reale

Trasmissione dati a terra mediante GSM (alternativa a quella satellitare)

Uso di batterie standard Rischio di perdita limitato e possibilità di

riutilizzo dello strumento

Telit GM862-GPS

Architettura a microprocessore (ARM della ATMEL)

Ricevitore GPS Modem GSM Interprete Python

Hardware: schema a blocchi

TELIT GM862-GPS

Circuito di

alimentazione

Termometro:Termistore e

circuito di codizionamento

Circuito di monitoraggio

tensione batteria

Circuito di

interfaccia RS-232

Multiplexer

analogico

Controllo alimentazione

periferiche

Antenna GPSAntenna GSM

Linee di controllo

Linee di controllo

Moduli Software sviluppati

Controllo e gestione del drifter

Interfaccia di programmazione del drifter e download dei dati in laboratorio

Interfaccia per il monitoraggio in tempo quasi reale della posizione dei drifter

Software del drifter A (Python) Lettura dei parametri di configurazione

del sistema da file

Acquisizione del dato GPS

Acquisizione di temperatura, stato della batteria e segnale GSM

Software del drifter B (Python) Salvataggio dei dati acquisiti

Valutazione della possibilità di trasmettere il dato a terra

Calcolo del periodo di inattività fino al prossimo campionamento (sleep mode)

Interfaccia di programmazione (LabVIEW)

Creazione dei file di configurazione del drifter

Download dei dati dalla memoria raccolti durante la fase di acquisizioneClear Screen

AT

OKAT$GPSACP

$GPSACP: 091758.580,,,,,0,,,,040309,00

OKAT$GPSACP

$GPSACP: 091801.580,,,,,0,,,,040309,00

OKAT#LSCRIPT

#LSCRIPT: "set.txt",43#LSCRIPT: "phone.txt",28#LSCRIPT: "time.txt",71#LSCRIPT: "Main_6pd.pyo",19766#LSCRIPT: "dataSN0001.txt",139368#LSCRIPT: free bytes: 2878624

OK

Set e-mail list

<#LSCRIPT>

Scroll off

Connect to drifter

Set Serial Port

Capture Text

<reboot>

Quit

Note_Pad

<read temp>

<read GPS>

<read batt>

<exec script>

<dwld file>

Set e-mail param.

Set SMS list

Delete Data

Enable Delete

Set sampling time

COM1seriale

9600baud rate

8data bits

1 bitstop bits

no parityparity

Interfaccia per il monitoraggio (LabVIEW)

Ricezione (attraverso modem GSM) di SMS inviati dai drifter e salvataggio su file

Visualizzazione dell’ultima posizione trasmessa da uno o più drifter su mappa

Clear Screen

+CMGL: 2,"REC READ","+393284376279",,"09/03/02,00:55:01+04"GPSACP: 235413.999,4538.4435N,01346.9016E,1.8,67.3,3,141.75,0.07,0.03,010309,07, T = 2145, BAT = 5240, +CSQ: 19.0, SN0001

+CMGL: 3,"REC READ","+393284376279",,"09/03/02,00:56:07+04"GPSACP: 235519.999,4538.4433N,01346.9010E,1.8,66.4,3,331.00,0.25,0.13,010309,06, T = 2143, BAT = 5240, +CSQ: 21.0, SN0001

+CMGL: 4,"REC READ","+393284376279",,"09/03/04,11:22:34+04"GPSACP: 102146.999,4542.6374N,01345.7351E,2.2,254.3,3,240.21,2.73,1.47,040309,05, T = 2329, BAT = 5150, +CSQ: 22.0, SN0001

+CMGL: 5,"REC READ","+393284376279",,"09/03/04,11:22:49+04"GPSACP: 102146.999,4542.6374N,01345.7351E,2.2,254.3,3,240.21,2.73,1.47,040309,05, T = 2329, BAT = 5150, +CSQ: 22.0, SN0001

+CMGL: 6,"REC UNREAD","+393284376279",,"09/03/04,11:41:17+04"GPSACP: 104027.999,4542.6456N,01345.7404E,1.8,259.3,3,133.60,0.90,0.48,040309,05, T = 2323, BAT = 5160, +CSQ: 22.0, SN0001

+CMGL: 7,"REC UNREAD","+393284376279",,"09/03/04,11:41:32+04"GPSACP: 104027.999,4542.6456N,01345.7404E,1.8,259.3,3,133.60,0.90,0.48,040309,05, T = 2323, BAT = 5160, +CSQ: 22.0, SN0001

OK

Unread SMS

All SMS

Scroll off

<AT>

Set Serial Port

Capture Text

Save Data

Quit

Erase all SMS

DisabledErase SMS

Note_Pad

Drifters Monitor

Local Signal Str.

Drifters Map

Disabled

Autom. Erase

COM9seriale

115200baud rate

8data bits

1 bitstop bits

no parityparity

Software di monitoraggio (LabVIEW)

393284376279 Phone Number09/03/04 SMS Date11:41:3204 SMS Time40309.00 GPS UTC Date104028.00 GPS UTC Time4542.65 LatitudeN1345.74 LongitudeE2323.00 Temperature

5160.00 Battery22 Sisgnal Str.SN0001 Serial Number

Taratura termometri Bagno

termostatico

Impostazioni hardware

Calibrazione software

Test in laboratorio

Stabilità del software

Durata delle batteria a regime (20 giorni)

Range ed accuratezza del sensore di temperatura (5 °C - 30 °C ± 0.5 °C)

Campagna oceanografica MREA07 (Golfo di La Spezia)

Traiettorie di 5 drifter in 4 giorni di acquisizioneCampionamento ogni 5 minuti (SMS ogni 15 minuti)

Conclusioni

Il sistema soddisfa gli obiettivi prefissati Superiore versatilità rispetto al drifter

oceanico Attualmente impiegato in progetti di

ricerca dall’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS di Trieste

Sviluppi Futuri

Ampliamento della sensoristica on-board (sensori di conducibilità e di inquinanti)

Connessione via GPRS a server FTP