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Sviluppo di un sistema di acquisizione e telemetria per
il monitoraggio di correnti marine superficiali costiere
Di Piero ZuppelliCdL Ing Elettronica Applicata (Triennale)
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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
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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
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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
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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
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Telit GM862-GPS
Architettura a microprocessore (ARM della ATMEL)
Ricevitore GPS Modem GSM Interprete Python
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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Taratura termometri Bagno
termostatico
Impostazioni hardware
Calibrazione software
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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)
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Campagna oceanografica MREA07 (Golfo di La Spezia)
Traiettorie di 5 drifter in 4 giorni di acquisizioneCampionamento ogni 5 minuti (SMS ogni 15 minuti)
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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
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Sviluppi Futuri
Ampliamento della sensoristica on-board (sensori di conducibilità e di inquinanti)
Connessione via GPRS a server FTP