Sibiu Ultra Sensing – rezultatele primei luni de muncă

Nu cum mult timp în urmă am reuşit să câştigăm o finanţare din partea Fundaţiei Comunitare Sibiu în parteneriat cu firma Wenglor, pentru un proiect ce promite inovaţie şi multe provocări. Așadar, putem spune cu mândrie că A.C.M.E. își extinde activitățile cu interes către comunitatea sibiană și în afara celor legate de educația non-formală.

S.u.S, aşa cum îl numim noi, sau Sibiu Ultra Sensing, reprezintă o provocare mare d.p.d.v. al cunoştintelor în domeniul electronicii și al programării, pentru A.C.M.E. Sună interesant, nu? Ei bine, proiectul propus urmăreşte implementarea unei serii de dispozitive electronice capabile să achiziţioneze date de la diverşi senzori precum cei de temperatură, umiditate, zgomot, presiune atmosferică sau intensitate luminoasă. Datele colectate sunt procesate de către dispozitive şi transmise către un server, unde sunt stocate în vederea analizei ulterioare pentru a facilita îmbunătăţirea calităţii vieţii cetăţenilor din Sibiu. De asemenea, dispozitivele trebuie să reacţioneze punctual la anumiţi factori precum nivelul de iluminare ambientală, nivelul de poluare sau de temperatură, prin comandă iluminatului stradal, a unor pompe de apă (fântâni arteziene) sau a unor ventilatoare.

Echipa de proiect este formată din membrii activi A.C.M.E și acoperă plaja de cunoștințe hardware și software, deoarece acest proiect nu este unul clasic de electronică analogică, mai degrabă unul ce folosește la maxim tehnologia existentă în 2018 unde programarea are un rol primordial în funcționarea dispozitivelor din jurul nostru. Ideea conceptului a pornit din lipsa unei imagini obiective asupra indicilor de confort ce afectează comunitatea locală sibiană. Aproximarile şi indicatorii uneori doar estimaţi legaţi de calitatea aerului, temperatură, umiditate şi presiune, lumină sau factori perturbatori fac necesară identificarea şi implementarea de soluţii-prototip de colectare şi procesare performantă a acestor date. Exact asta promite şi S.u.S, o adevărată provocare în direcţia Smart City, Smart Metering şi Smart Grid.

Astfel, proiectul și-a început drumul către materializare printr-o serie de ședințe tehnice unde noi, echipa A.C.M.E, ne-am stabilit direcția de lucru, prioritățile, necesitățile pe care urma să le acoperim, rezultatele pe care dorim să le obținem dar și eventuale obstacole anticipate. După câteva zile de brain-storming și căutări, am reușit să concretizăm o arhitectură de sistem care să contureze cât mai bine proiectul. Am hotărât folosirea unei platforme de senzori din următoarele motive:

• scalabilitate și dimensionare obiectivă pentru întreg proiectul;

• timpul este prioritar, nu construcția senzorilor sau a interfețelor acestora;

• un bloc unic de alimentare pentru întreagă platformă;

• evitarea problemlor tehnice de legate de interferențele ce pot afecta senzorii datorită dimensionării incorecte a circuitelor de precondiționare a semnalelor de la aceștia.

Folosirea unei platforme de dezvoltare Arduino a fost o alegere bazată pe proiecte anterioare și pe multitudinea de device-uri externe compatibile existente pe piață.

Așa cum se vede în arhitectura de sistem, aplicațiile sunt multe, însă pentru început, am hotărât să realizăm comunicarea și preluarea datelor de la plaforma ce conține următorii senzori:

• umiditate;

• mișcare;

• lumină;

• zgomot;

• dioxid de carbon / CO2;

• temperatură;

Am avut de-a face cu multă documentaţie înainte de a începe efectiv proiectul palpabil, multe şedinte, întâlniri cu oameni implicați precum reprezentaţi ai APM şi Eventya City Apps (Sibiu City App), care ne-au oferit informații prețioase despre obţinerea unui format optim al datelor, care să poată fi prelucrat şi folosit apoi în scopurile mai sus menţionate, dar şi în scopul de open data, pentru orice utilizator ce vrea să cunoască aceste informaţii despre oraşul Sibiu.

Procesul de codare și realizare a comunicării cu platforma de senzori nu este unul foarte simplu. Cum s-ar spune, „nici piramidele nu au fost construite peste noapte” :).

Apropo de noapte, mai jos se regăsesc câteva imagini cu momentul în care am reușit citirea corectă a datelor returnate de către platforma de senzori. Da, era noapte, însă asta nu poate să arate decât devotamentul echipei A.C.M.E. 🙂

Odată rezolvată preluarea de date, un nou obstacol avea să apară: transmiterea acestora către un server. Pentru că modulele bluetooth și cele wi-fi pot avea uneori întreruperi în conexiune am decis să folosim un modul GSM pentru siguranță pachetului de date trimis. Totodată, pentru ușurință înregistrării locației unde va fi amplasat dispozitivul am decis să folosim un modul GPS, scutindu-ne astfel de o lista cu locațiile de amplasare și adăugând un plus de siguranță dispozitivului final în caz de furt. După conexiunile cu cele două module, GSM și GPS dar și cu platforma de senzori, a fost rândul dimensionarii din punct de vedere electronic a sursei de alimentare. Inițial, pentru testare, am folosit o sursă mică de laborator, însă apoi a devenit un alt obiect de cercetare: o sursă de alimentare optimizată pentru consum și care să fie capabilă să genereze diverse tensiuni necesare funcționarii.

Încă lucrăm la optimizare, urmează multă programare și mai ales un al doilea prototip mult mai compact și multiplicarea acestuia pentru a putea începe măsurători în teren, așa că rămâneți cu noi aici, cu entuziasm și dorința de a vedea cum lucrurile mici schimbă un oraș simplu într-un Smart City.

Echipa A.C.M.E

Autor articol/ Manager de proiect: Mihai Alexandru TALMACIU

Responsabil tehnic de sistem / arhitectură: Andrei DRAGAN

Ingineri de implementare: Andrei DRAGAN / Remus SIMION

Supervizare proiect: Andrei AVIRVAREI