Monitoraggio ambientale Avanzato Tramite RETE WSN MESH

Descrizione:

In un contesto come quello attuale, in cui l’inquinamento è fenomeno ormai divenuto piuttosto comune su scala generale, si reputa necessatio monitorare la qualità ambientale in determinate zone, dove si sono verificati episodi di discariche abusive, zone bonificate e zone di raccolta.
Il monitoraggio continuo di sostanze potenzialmente tossiche e/o irritanti (o persino ionizzanti) non può che avere benefici per l’ambiente costituendo una incontrovertibile e concreta tutela della salute dei cittadini.
A tale scopo, si ipotizza l’installazione di una rete di sensori con l’ingegnerizzazione di un sistema di controllo in grado di monitorare le principali grandezze ambientali e di fornire un segnale di warning qualora uno dei parametri sotto osservazione dovesse superare il livello massimo consentito dalle normative vigenti.
Le reti di sensori costituiscono una famiglia molto vasta di sistemi che possono differenziarsi in numerosi aspetti, pur presentando alcune similarità nelle caratteristiche principali. L’elemento di base di tali reti è il “nodo sensore”, terminegenerico con cui si indica un insieme di dispositivi estremamente versatili e dalle dimensioni generalmente ridotte, studiati principalmente allo scopo di permettere l’osservazione del mondo fisico.
L’interconnessione di tali nodi per mezzo di tecnologie radio, unitamente allo sviluppo di un’architettura protocollare che consenta la cooperazione tra le diverse entità, amplifica esponenzialmente le capacità dei singoli elementi e apre la strada ad un insieme vastissimo di nuove applicazioni. Tuttavia, la realizzazione di questi scenari richiede la risoluzione di numerosi problemi che sono oggetto di studio da parte di molte università ed enti di ricerca di tutto il mondo.
Una rete radio di sensori, o WSN (Wireless Sensor Network) è un sistema complesso che nasce dalla cooperazione tra diversi oggetti elementari, detti nodo sensore. Si tratta, nella sostanza, di veri e propri sistemi embedded, dispositivi elettronici in grado di svolgere in modo autonomo un certo insieme di operazioni più o meno complesse, di interagire con l’ambiente circostante e di cooperare tra loro per mezzo di opportune interfacce di comunicazione.
La comunicazione tra nodi sensori si realizza tipicamente per mezzo di segnali radio e, tra tutti i componenti del nodo, il chip radio è il dispositivo che consuma la maggior parte dell’energia. Per ridurre il costo e il consumo energetico dei nodi, si utilizzano generalmente modulazioni ben consolidate e di bassa complessità. Per limitare ulteriormente il costo del dispositivo, la modulazione radio avviene normalmente nelle bande tra gli 868-870 MHz o nelle bande ISM (Industrial Scientific Medical) attorno ai 900 MHz e ai 2,4 GHz, per le quali non è richiesta licenza governativa.
Oltre all’hardware, la piattaforma deve ospitare il software necessario a gestire la comunicazione tra i diversi nodi e a realizzare i servizi più avanzati. La peculiarità delle reti di sensori e le caratteristiche dei nodi rendono difficilmente riutilizzabile il software disponibile in commercio e richiedono lo sviluppo di soluzioni progettate appositamente per la piattaforma utilizzata e per la specifica applicazione da realizzare. Questa argomentazione vale anche per il sistema operativo, a cui è richiesto di soddisfare i seguenti re quisiti:
• ottimizzazione delle risorse di memoria;
• basso consumo di energia durante l’acquisizione e la trasmissione dati;
• consumo quasi nullo durante lo stato di inattività (idle);
• gestione della concorrenza (accesso simultaneo di uno o più thread alla risorsa);
• supporto efficiente (in termini di consumo energetico) ai protocolli di rete;
• facile accesso alle funzionalità di basso livello della piattaforma per mezzo di interfacce astratte.
Si ritiene anche opportuna l’installazione di una rete di sensori per il gas RADON da installare nel centro storico di Montepaone dove la buona parte delle abitazioni sono costituite da vecchie strutture in muratura e quindi potenzialmente caratterizzate da una modesta duttilità (capacità di un elemento strutturale di sviluppare deformazioni in campo plastico senza una sostanziale riduzione della capacità resistente).
Il RADON è un gas chimicamente inerte, monoatomico, inodore, incolore e insapore, otto volte più pesante dell’aria. Da qualche anno nelle Geoscienze, si usano tecniche basate sul monitoraggio del RADON per cercare di prevedere i terremoti ed anche eruzioni vulcaniche. In diversi studi, sono state osservate variazioni di concentrazione di RADON, in relazioni a eventi sismici, nel suolo, nelle acque sotterranee e nell’atmosfera. In occasione dello spaventoso terremoto di Kobe del 1995, la concentrazione di RADON atmosferica misurata è aumentata in modo esponenziale a partire da due mesi prima della scossa principale.
I recenti studi confermano e rafforzano le ipotesi che il monitoraggio a lungo termine della concentrazione di RADON atmosferici ed il rilevamento delle anomalie contribuiscano concretamente alla previsione dei terremoti.