Tesi Triennale

Analisi sperimentale delle prestazioni di sensoristica basata su Light Scattering per il rilevamento di particolato ambientale PM10

Nel corso degli ultimi anni, la tematica dell’inquinamento atmosferico risulta di notevole interesse a causa dell’impatto negativo sulla salute.

In Italia il controllo degli agenti inquinanti è affidato alle Agenzie Regionali Per l’Ambiente (ARPA), tramite centraline fisse e mobili sul territorio. Uno degli indicatori utilizzati per stimare la qualità dell’aria è il PM10, la cui rilevazione viene effettuata tramite delle strumentazioni complesse e di notevoli dimensioni.

Con il progredire dell’elettronica a basso costo e dell’IOT è stata sviluppata una sensoristica dedicata, che consente di acquisire la concentrazione di particolato presente nell’aria in real-time. Questa sensoristica non esegue una misura diretta ma si basa sul principio del Light Scattering, ossia della luce riflessa. Tramite questi sensori low-cost, un gruppo di studio dell’Università di Stoccarda, ha dato vita al progetto luftdaten.info consentendo a chiunque fosse interessato, senza nessuna conoscenza tecnica specifica, di misurare il particolato costruendo la propria stazione di misura e connettendola al loro network.

A oggi sono attivi quasi 6000 sensori, SDS011, di cui circa la metà in Germania. Da qui nasce l’obiettivo di questa tesi, approfondire con spirito critico, quanto l’SDS011 sia affidabile in condizioni di funzionamento reali e influenzabile da agenti esterni in maniera significativa.

La sperimentazione svolta in questa tesi ha dimostrato, tramite più campagne di misura, che esiste un offset marcato verso il basso rispetto alle misure ARPA e che l’umidità è una variabile da controllare per stimare in maniera corretta la concentrazione del PM10.

Non è stato possibile definire una relazione che compensi l’influenza degli agenti esterni poiché non erano disponibili una camera climatica e un campionatore normato per le misure comparative.

Per lo svolgimento della tesi si sono utilizzate le conoscenze, seppur di base, acquisite durante il percorso di studi della laurea triennale di ingegneria meccanica arricchite, ove necessario, con approfondimenti e conoscenze personali pregresse.

Il candidato ha:

• Proposto il lavoro di tesi al suo relatore, Prof. Panzieri e co relatore Cosimo Palazzo.

• Scritto il codice in Processing per far funzionare il sensore SDS011 con il microcontrollore NodeMCU.

• Scritto il codice in NODE RED per far comunicare il microcontrollore via WIFI tramite un router portatile con Raspberry Pi che aveva la funzione di aggregatore di dati.

• Assemblato entrambi i nodi conl’ausilio di un case stampato in 3D.

• Realizzato grazie alla sponsorizzazione di HPRC e RavPower la valigia per il trasporto dell’attrezzatura sul campo rendendo possibile il campionamento in zone differenti di interesse.