L'inquinamento atmosferico accorcia la vita media, ormai è un dato di fatto in seguito ad uno studio condotto dal progetto VIIAS finanziato dal Ministero della Salute. La qualità dell'aria è una misura che aiuta a stimare l'inquinamento atmosferico, con l'obiettivo successivo di valutarne cause e conseguenze, per poter prendere le dovute accortezze. Il problema dell'inquinamento è particolarmente sentito in questi giorni, soprattutto nelle grandi città dovuto principalmente al gas di scarico degli autoveicoli. La legislazione nazionale/internazionale è molto complicata con valori limiti di emissione che si differenziano in varie applicazioni e ambienti. In questo articolo proponiamo una serie di progetti low-cost con schede open source e sensori commerciali, per valutare il livello delle sostanze inquinanti (per esempio il monossido di carbonio, particolato atmosferico PM in particolare PM10, PM2.5 ed anche PM1) che alterano a sua volta la composizione chimica dell'aria con effetti anche sui cambiamenti climatici.
1. Air Quality Monitoring
Il progetto consiste di una scheda Arduino Uno Ethernet con il sensore Sharp GP2Y1010AU0F. L'obiettivo è rivelare e graficare automaticamente la qualità dell'aria. Il sistema è stato testato e calibrato con il DC111PRO Quality con tanto di curva di calibrazione e tabella di valutazione delle emissioni.
2. DustDuino
Il sistema permette di monitorare i livelli di polvere nella vostra casa (o ambiente industriale) da ovunque ci sia accesso a Internet, per un costo complessivo di circa 100 $ USA. I principali componenti sono Arduino Uno development board, Arduino Wireless Proto Shield, il sensore Shinyei PPD-42 Dust e il modulo Wi-Fi Sparkfun Roving Networks RN-XV configurato per connettersi alla rete Wi-Fi.
3. Pollux'NZ city
Il progetto pollux'NZ city mira a creare una rete wireless di sensori che consente di condividere le misure della qualità dell'aria su Internet. I sensori implementati sono quelli relativi al PM10 (Sharp GP2Y1010AU0F) , CO (Citytech EZT3ND/H) e NO2 (Citytech EZT3E/F); oltre ad una serie di sensori di temperatura e di suoni. Il progetto utilizza il modulo Xbee per la trasmissione e condivisione dati RF e la scheda Arduino e BeagleBone.
4. PM2.5 monitor
Il progetto utilizza la scheda Arduino uno R3 per acquisire e visualizzare il valore della qualità dell'aria espressa in PM2.5. Per questo scopo, viene utilizzato un sensore PM2.5 SDS011 con un range di misura di 0.0-999.9μg/m3 e tensione di ingresso pari a 5V. Il testing del circuito è stato fatto utilizzando il fumo della sigaretta.
5. Raspberry PI 2 Particulate sensor project
E' un progetto che lavora da Allergy Alert, ovvero permette di valutare le condizioni ambientali di allergie derivanti da vari fattori, quali le polveri sottili. Il sistema valuta le particelle PM con un sensore Shinyei particulate (PPD42NS), la temperatura e la pressione con un sensore Freescale barometric sensor MPL3115A2. Il tutto gestito dalla Single Board Computer Raspberry PI 2 con sistema operativo Arch Linux e programma di gestione scritto in C.
6. Air Quality Monitoring Texas Instruments
Questo design della TI fornisce una soluzione per misurare particelle PM2.5 e PM10 che sono derivanti da inquinamento atmosferico. Il progetto rileva la luce diffusa dalle particelle sospese in aria. Un algortimo permette di disporre di una misura circa la dimensione e concentrazione delle particelle PM. Inoltre, vengono forniti i risultati di test per il fumo della sigaretta e concentrazione di polline.
7. Schede sensori Air Quality
La Libelium dispone di una serie di board per monitorare parametri ambientali quali temperatura, umidità, pressione atmosferica e alcuni tipi di gas inquinanti. Le schede permettono all'utente di implementare design relativi alla stima dell'inquinamento, ovvero la qualità dell'aria, progetti ambientali o industriali con requisiti in termini di elevata precisione, affidabilità e campo di misura. Gas PRO è utile per misurare il valore esatto in ppm di di una concentrazione di gas. Un nuovo sensore di particelle "Dust Sensor" è stato integrato e permette di misurare PM1, PM2,5, e le particelle PM10.
L’immagine principale è una chiara visione del problema dell’inquinamento attuale, con ripercussioni sulla nostra salute e sul clima. Questi interessanti progetti possono valutare la qualità dell’aria con tanti possibili upgrade. Il problema dell’inquinamento non è da sottovalutare e rischiamo di andare veramente incontro al “punto di non ritorno”.
Purtroppo ci dici come misurare ma non come rimediare. Non esiste un grande aspirapolveri?
Potrebbe essere un’idea 😉
Purtroppo le misure che vengono adottate, tipo targhe alterne, ma anche il blocco del traffico, servono a molto poco, se non a nulla. Basta guardare i valori delle centraline dopo il blocco del traffico: sempre sopra i limiti!
Il problema è generale e le auto sono solo una percentuale del problema. Tutti dicono che servono cambiamenti strutturali, ma NESSUNO dice QUALI.
Provo a dirli io:
1) Tra 3 anni potranno circolare solo auto EURO6 e con START/STOP
2) Divieto di costruzione appartamenti non ottimizzati per classe energetica.
3) Revisione totale delle caldaie obbligatoria con controlli a tappeto per una bassa emissione
4) Raccolta differenziata per ridurre l’impatto ambientale degli inceneritori
5) Piano industriale per ridurre inquinamento da fabbriche
In 5 minuti mi sono venuti in mente 5 punti, ma penso che ognuno di voi ne avrà sicuramente altri da aggiungere.
Relativamente al punto (2), riprendere (per l’italia) l’incentivazione per la costruzione di impianti solari e sistemi termici di riscaldamento. Perchè no, i cosiddetti tetti solari. Poi prevedere di mettere sul mercato un certo numero di macchine elettriche (e incentivare al limite quelle a metano).
Francamente? I sensori mi paiono dei giocattoli, sicuramente adatti per il controllo dei condizionatori o per avere un’ idea della polvere a Pechino nei suoi giorni peggiori o come rivelatori di fumi negli ambienti.
Esiste qualche dato che indichi l’ accuratezza a confronto con i sistemi normalmente usati per il monitoraggio dei PM10 urbani? Il mio sospetto è che i sistemi presentati non indichino neppure l’ ordine di grandezza dei parametri ricercati. Vorrei ricordare che in Italia il valore di riferimento per il PM10 è di 50 microgrammi/metro cubo: 50 va bene e 51 va male; nelle aree industriali Cinesi valori di 500 sono relativamente frequenti.
Comunque articolo veramente interessante, per il quale la ringrazio. Nei prossimi giorni vedrò in dettaglio i datasheet e comprerò un sensore per PM10, poi lo proverò a confronto con la strumentazione ‘seria’ (faccio misure in ambito industriale e uso linee di misura differenti ma comunque confrontabili con quelle usate per la misura della qualità dell’ aria urbana).
Auguri
In commercio penso che ci siano altri tipi di sensori. SDS011 mi sembra un buon sensore (low cost) per questo tipo di soluzioni. Così come le board della Libelium. Per chi è interessato a conoscere i valori limiti di legge PM 2.5 e 10 può consultare i link del ministero che mi sembrano interessanti (salvo eventuali aggiornamenti): http://www.salute.gov.it/imgs/C_17_paginaRelazione_1438_listaFile_itemName_2_file.pdf e http://www.salute.gov.it/imgs/C_17_paginaRelazione_1438_listaFile_itemName_1_file.pdf
Salve MBaudino,
con questo articolo abbiamo voluto offrire delle soluzioni sia “da makers” che professionali.
Ad esempio l’applicazione della TI, le schede della Libelium ed il sensore Sharp possono essere un valido aiuto nella progettazione di un sistema di monitoraggio dell’aria professionale.
L’utilizzo poi di schede low cost come Arduino piuttosto che Raspberry Pi rende questo tutto più semplice ed accessibile 😉
Le soluzioni tecnologiche non mancano. E non ci vuole neanche uno scienziato per attuarle, basterebbe un po’ di buon senso. Il guaio è quando manca la volontà politica e quando la pigrizia di noi cittadini prende il sopravvento. Inoltre, l’influenza sulle scelte strategiche di chi con il petrolio ha fatto la propria fortuna è troppo grande.
Continuiamo a produrre energia per la gran parte con combustibili fossili perché costa meno (anche se non ancora per molto) e in poco tempo hanno stroncato gli incentivi alle fonte rinnovabili perché si sono accorti che stanno per diventare competitive. Io dico solo che nel calcolo del costo del kWh bisogna conteggiare il costo che il sistema sanitario deve sostenere per aver preferito una fonte di produzione fossile piuttosto che una rinnovabile.
Non credo che nell’immediato futuro (5-7 anni) siamo in grado di diventare indipendenti dalle fonti tradizionali, ma di certo bruciare 1 kg di combustibile in una centrale per produrre solo elettricità (di cui solo quelle a ciclo combinato riescono a raggiungere rendimenti ragionevoli) è da folli. Per questo gli impianti cogenerativi, anche di piccola taglia, con tutti i difetti del caso, dovrebbero essere privilegiati.
Ai punti di Emanuele mi permetto di aggiungere:
– RISPARMIO ENERGETICO
– quantomeno diversificare la produzione energetica, nel senso che il 90% dell’energia prodotta non può provenire dalle fonti tradizionale (gas/carbone);
– se proprio non possiamo fare a meno di bruciare combustibile almeno recuperiamo il calore prodotto dal ciclo termodinamico;
– i pannelli termici possono essere una valida fonte di riscaldamento se inseriti nel giusto contesto ed eventualmente abbinati a pompe di calore;
– introduzione delle auto elettriche SOLO SE si è attuato il primo punto (qualcuno l’elettricità deve pur produrla!!!)
– privilegiare, anche con infrastrutture adeguate, chi al lavoro vuole andare in bicicletta. Anche se a molti non sembra un problema in realtà c’è una mancanza di percezione delle difficoltà di chi vuole utilizzare una bici. Una volta che arrivo al lavoro la bici dove la lascio? E se la rubano? E d’inverno? Sono tutti problemi che in altri posti hanno già risolto!
– se non abbiamo voglia di pedalare esistono le bici elettriche. Abbinate a delle pensiline fotovoltaiche consentirebbero a centinaia di persone di muoversi per km (supponendo piste ciclabili come quelle di Brisbane, in Australia, per esempio) senza faticare, evitando traffico e stress!
Potrei continuare. Ma tanto è tutto fiato sprecato, perchè chi ha la possibilità di prendere decisioni è troppo impegnato intorno al tavolo di turno e non può di certo degnarsi ad ascoltarmi!
Io non sono uno che si lamenta della politica e anche in questa occasione non voglio che passi questo messaggio. Durante il corso degli anni ho capito che solo noi cittadini possiamo fare la differenza. Proviamoci!
Maurizio, articolo molto interessante! Ti leggo sempre con molto piacere!
Buone feste.
Ciao Michele, il tuo commento non fa una piega. Il petrolio…eh gia’. L’origine di tante guerre. Tante tecnologie a disposizione come dici giustamente…ci mancherebbe, qualcuna avra’ bisogno di ulteriore studio, ma la ricerca in italia si cerca di nasconderla. L’energia open source, una green energy per combattere l’inquinamento e’ possibile. Buone feste a te! A presto.
Anche i politici, riunendosi, hanno stabilito i punti per ridurre lo smog:
1) ridurre di 2 gradi i riscaldamenti negli edifici pubblici
2) ridurre la velocità nei centri urbani a 30Km/h
non credo che limitare la velocità ai trenta km all ora serva allo scopo
Buongiorno
é possibile scaricare il firmware del progetto qualità dell’aria con arduino con l’abbonamento mensile?
Dovresti cliccare in uno dei link riportati sopra.
Buongiorno
non riesco a trovarlo può metterlo nella risposta?
Non sono pratico dell’argomento ma mi interessa molto il progetto.
Grazie cordiali saluti.
Ciao a tutti volevo chiedervi se c’è qualcuno che mi può aiutare ad istallare il sensore della qualità dell’aria della Sharp ve nesarei molto grato visto che non c’è neanche uno schema x collegarlo
Se apri il link (#1), trovi nella pagina lo schema con i dettagli sui pin per il collegamento del sensore con arduino.
Quale link scusami ma sono un po ignorante in materia grazie
Eccolo: http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/
Si questo lo avevo visto ma non so come collegare quei sei fili al raspberry so che non è difficile ma non so come collegarli
Scusatemi ma io ho un raspberry pi 2 è buono x collegarci il sensore della qualità dell’aria della Sharp ?
ti consiglio di dare un’occhiata ai vari articoli su raspberry pi (http://it.emcelettronica.com/?s=raspberry+pi) per capire i collegamenti tra GPIO e sensori, oltre ai vari passi di programmazione.
Grazie Maurizio x le risposte veloci che mi dai ma purtroppo io sono negato in materia però siccome ho un sito meteo e vorrei aggiungerci il sensore dell’aria ma purtroppo non riesco a capire come vanno collegati quei 6 fili che fuoriescono dal sensore Sharp
Per Raspberry dovresti usare il sensore Grove (vedi link 5) che ha un’uscita digitale, ma poi devi programmarlo…
Ok grazie ma poi c’è qualcuno che lo sa programmare xche io sono molto negato in materia
Maurizio scusi la mia ignoranza in materia ma quale sarebbe il link 5 grazie
Maurizio ho comprato il grove poi mi dovresti dire come collegarlo e se va collegato anche con il raspberry oppure separato grazie
si certo ,se non va bene cambio pasw
Complimenti per l’articolo. Davvero bello e interessante.
Se volete potete aggiornarlo anche con il progetto “Che Aria Tira?”, un progetto di citizen science e cittadinanza attiva, nato da un crowdfunding e ora online su http://www.cheariatira.it.
In questo anno e mezzo di lavoro ci siamo occupati di realizzare due tipologie di centraline low-cost usando due controller diversi, Arduino e Raspberry Pi, e di testare diversi sensori low-cost. Alla fine abbiamo fatto una scelta validando i dati dopo diversi test in esterno (e in continuo) e in parallelo con centraline e sensori molto più costosi e tarati in laboratorio.
Il progetto è completamente open-source e i dati saranno liberi (open-data). Stiamo completando le ultime fasi di test e taratura di buona parte delle centraline low-cost prima di metterle online e presto pubblicheremo anche tutti i codici e le istruzioni per costruirsi la propria centralina e connettersi alla rete di “Che Aria Tira?”. Il progetto è infatti open e replicabile.
Ci farebbe molto piacere poter aggiungere anche il nostro progetto alla vostra lista di soluzioni per misurare la qualità dell’aria con Arduino e Raspberry Pi.
Grazie per la segnalazione di questo ulteriore link.
Salve,
si potrebbe avere lo schema di montaggio e il firmware per il progetto Air Quality Monitoring (punto 1 dell’articolo) ?
Grazie, cordiali saluti