Un uRADMonitor MODEL CITY părăsește mediul obișnuit al unui oraș, se montează pe pupa unui velier și începe să trimită date de calitate a aerului către rețeaua de observare a oceanelor OceanoVox. Timp de peste un deceniu, rețeaua uRADMonitor a crescut cu câte o stație fixă pe rând, montată pe acoperișuri și pe pereți în 76 de țări. De data aceasta, senzorul nu mai stă fix, se mișcă.

În largul coastei atlantice a Franței, un MODEL CITY este acum instalat pe balustrada de pupa a unui velier, ca test de evaluare pentru o direcție nouă de monitorizare. Măsoară aceiași parametri ca orice unitate CITY: ozon, dioxid de azot, dioxid de sulf, monoxid de carbon, particule în suspensie, temperatură, umiditate și presiune, dar acum deasupra apei, unde monitorizarea fixă aproape că nu există. În loc de un singur punct, valorile lui trasează acum o linie pe mare. Dacă știți povestea uRADMonitor, știți că nu este prima implementare mobilă, dar este cu siguranță prima de pe mare.

Cine este OceanoVox?

OceanoVox este o companie franceză, cu sediul în Nantes, care a venit cu o idee simplă și ambițioasă: oceanul este cel mai puțin observat mediu de pe planetă, iar fiecare navă aflată pe apă ar putea fi un senzor. Rețeaua lor numără deja peste 250 de nave echipate, iar activitatea este recunoscută ca parte a Deceniului Oceanelor UNESCO, susținută de instituții precum ESA, CNES și Ifremer.

Derulează două programe complementare. Vox Maritime echipează flotele comerciale cu stații meteorologice certificate. Vox Initiative, cel relevant aici, transformă ambarcațiunile de agrement, școlile de navigație și flotele de închiriere într-o rețea de știință participativă, sub deviza „You sail, we care”, împărtășind datele deschis cu comunitatea științifică.

Hardware-ul lor de la bord, gateway-ul VOX, colectează datele de la instrumentele navei și le trimite pe magistrala NMEA, coloana vertebrală de date a unei ambarcațiuni moderne, apoi le retransmite la țărm prin GSM sau satelit. Calitatea aerului era piesa care le lipsea. Aici a intrat MODEL CITY.

De ce să montezi un senzor de calitate a aerului pe o barcă?

Hărțile de calitate a aerului sunt construite aproape exclusiv pe uscat. Coastele, estuarele și apele deschise rămân goale, deși acestea sunt exact locurile unde interacționează emisiile navelor, activitatea portuară și vremea marină. În această vară uRADMonitor a demarat un alt proiect împreună cu Universitatea din Évora, pentru monitorizarea Portului Sines, dar aceasta este o poveste pentru altă dată.

OceanoVox și-a propus să monitorizeze ozon, SO₂, NO₂, particule și CO pe mare și aproape de țărm, exact gazele și particulele pe care un MODEL CITY este construit să le măsoare. CITY era instrumentul potrivit. Are patru celule electrochimice de mare sensibilitate pentru gaze, un contor optic de particule pentru PM1, PM2.5 și PM10 și un set meteo complet, temperatură, umiditate și presiune barometrică, totul într-o singură carcasă rezistentă la intemperii.

Stațiile fixe îți spun cum e aerul acolo unde sunt ele. Un senzor pe o navă aflată în mișcare îți spune cum e în orice punct în care ajunge.

Cum montezi un senzor terestru pe un velier

MODEL CITY este proiectat să fie robust, dar marea vine cu o provocare: sarea. Electronica este complet protejată împotriva ploii, dar stropii de apă sărată sunt mai agresivi, iar recomandarea practică pentru o instalare marină este să pui unitatea cât mai sus și cât mai departe de apă, ideal pe catarg. Pe barca de test stă pe balustrada de pupa, în poziție verticală conform specificațiilor, cu ecranul cu lamele orientat în jos pentru a scurge apa.

Alimentarea a fost partea ușoară. CITY acceptă orice tensiune între 6 V și 60 V DC, așa că sistemul de 12 V al unei bărci îl alimentează direct, fără convertor, iar pentru ambarcațiuni cu instalații electrice neobișnuite există o variantă de MODEL CITY care poate primi până la 100 V. Aici se alimentează din bateria de serviciu a bărcii, care la rândul ei este încărcată de un controller eolian și solar: un nod de senzor cu adevărat autonom, off-grid.

Directii pentru instalarea marină a unui MODEL CITY: montat cât mai sus și cât mai departe de stropi (de preferat pe catarg); vertical, cu mufele în jos; alimentat din bateria de serviciu de 12 V (acceptă 6 până la 60 V DC); fixarea solidă a traseului cablului împotriva vântului și a frecării.

Comunicarea cu cutia VOX printr-un fir

Partea interesantă de inginerie este felul în care cele două dispozitive comunică între ele. OceanoVox avea o cerință clară: sistemul trebuie să funcționeze complet offline. Deci fără internet, fără server la distanță, fără dependență de cloud-ul cuiva pentru a interpreta datele. Gateway-ul VOX trebuia să citească măsurătorile CITY local, pe barcă, și să le pună el însuși pe magistrala NMEA.

MODEL CITY suportă exact acest lucru. Pe lângă conectivitatea sa obișnuită de rețea, unitatea își expune valorile printr-o interfață serială UART, o legătură de date directă, cablată. Am folosit-o și cu drone în trecut. Acum CITY trimite cadrele de măsurători pe linia serială; cutia VOX le citește pe barcă, decodează payload-ul cu propriul firmware și transmite valorile mai departe pe rețeaua NMEA 2000 a navei. De acolo se alătură datelor de vânt, presiune și poziție care circulă deja către rețeaua OceanoVox prin GSM sau satelit. Niciun server nu se află în buclă. Decodarea are loc local, pe hardware, exact cum s-a cerut, ceea ce pentru o navă ce poate petrece zile întregi în afara acoperirii mobile este o necesitate.

Ce transportă legătura serială

Parametrii care traversează firul sunt setul ambiental complet al CITY:

O rețea care se mișcă

O stație uRADMonitor fixă este un punct pe hartă. Un CITY pe o coca este un creion în mișcare. Pe măsură ce barca navighează de-a lungul coastei, trasează o linie continuă de valori de calitate a aerului peste ape pe care nicio rețea fixă nu le acoperă, și le trimite într-un efort de observare a oceanelor construit tocmai pentru a umple aceste goluri.

Aceasta este o implementare de test. Primele cadre de date traversează deja interfața serială, iar traseele de măsurători pe mare vor urma pe măsură ce barca iese în larg. Vom actualiza rezultatele aici pe măsură ce apar.

Este o demonstrație elegantă a ceva în care credem de mult timp: hardware-ul uRADMonitor este ca o cărămidă, ca o componentă modulară: Dă-i alimentare și o cale de date, fie și doar un fir serial către gateway-ul altcuiva, și va măsura mediul oriunde îl pui. De data aceasta, s-a întâmplat să fie pe mare.

Mulțumim echipei OceanoVox pentru colaborare și pentru că a arătat că un senzor construit pentru acoperișul unui oraș este la fel fiabil si pe pupa unui velier.