Che aria tira a Siena ?

“C’è un’aria, un’aria, ma un’aria / che manca l’aria.”
Giorgio Gaber

L’elettronica amatoriale ha, in questi ultimi anni, fatto passi da gigante. Grazie ad Arduino, forse il più famoso progetto tecnologico italiano degli ultimi anni, moltissime persone si sono avvicinate al mondo del DIY – Do It Yourself- in elettronica.

ESP 8266

Tra le tante piattaforme disponibili oggi sul mercato, forse una delle più interessanti al momento sono i moduli ESP 8266, prodotti dalla cinese Espressif Systems, che permettono di realizzare –con un investimento di pochi euro– tantissime idee.

Un modulo WeMos D1 mini che pilota una matrice di LED

Tra le tantissime idee presenti sui portali dedicati in rete, come ad esempio hackster.io, ho trovato molto stimolanti le stazioni di monitoraggio dell’aria che rilevano, oltre alla temperatura, pressione atmosferica e umidità, anche la quantità di inquinanti più comuni.

Incuriosito, sia per sfida personale che per scopi didattici, in questi ultimi mesi ho impegnato parte del mio tempo libero nella costruzione di una centralina e la scrittura di un firmware per poter raccogliere e trasmettere i dati ad un server centrale, che li visualizza su una mappa.

Citizen science and air pollution

Infatti, oltre alla rilevazione dei dati, la possibilità di interfacciare in rete via wifi questi dispositivi permette la creazione di una rete territoriale di centraline di monitoraggio amatoriali auto-costruite a basso costo: con meno di 50€ di materiale ed un po’ di manualità con la componentistica elettronica, è possibile costruire una stazione di rilevazione e collegarla alla rete del progetto “Che aria tira a Siena ?”, così da popolare la mappa del territorio con i dati degli inquinanti più comuni.

Che aria tira
Dettaglio del modulo ESP8266 e del display OLED da 0.96″ che visualizza i dati rilevati

Ho impiegato svariati mesi di lavoro nella progettazione della centralina e la sua realizzazione, alternando successi e fallimenti. Ma, alla fine, anche con l’aiuto di alcuni supporters che mi hanno aiutato attraverso il gruppo Facebook “Che aria tira a Siena ? creato per il progetto, sono riuscito a completare sia la parte hardware che software, ottenendo un prodotto ragionevolmente stabile e pronto per poter essere diffuso.

Yes, it’s free !

Ci tengo a sottolineare che tutto il progetto, dal progetto hardware al software, è “open”: la licenza scelta è la Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), così che chiunque possa sentirsi libero di copiarla, prenderne spunto e migliorarla, senza vincoli.

L’ambizioso obiettivo di questo progetto vuole essere non solo la creazione di una rete civica di monitoraggio della qualità dell’aria ma anche e soprattutto fornire alla collettività strumenti e conoscenza per poter innescare percorsi partecipativi dal basso, anche in un settore difficile ma affascinante come l’elettronica ed il microcontrollori.

Il primo prototipo, completo e funzionante, della centralina di monitoraggio

Qualche dettaglio tecnico

Per chi fosse incuriosito, ecco qualche dettaglio tecnico del progetto: il cuore della centralina è il modulo ESP8266 12E (ma va benissimo qualsiasi altro ESP8266), in questo caso un Lolin NodeMCU v3. Il microcontrollore si programma via porta  USB con l’SDK di Arduino, usando però delle librerie specifiche da scaricare ed installare nell’ambiente di sviluppo. Ho poi collegato alla porta seriale un sensore di polveri sottili laser Nova PM SDS011, che attraverso il principio della diffrazione conta la presenza delle particelle. Alla porta analogica ho collegato un sensore MQ135 che rileva, molto banalmente, la quantità di VOCs (Volatile organic compounds) presenti nell’aria, come CO, CO2, NH4, benzene. Sull’interfaccia del bus i2c, oltre al display Oled da 0,96″ (molto fascinoso ma poco importante per la riuscita del progetto) è collegato un sensore Bosch BME280 che rileva i parametri ambientali come temperatura, pressione atmosferica ed umidità.

Il grafico dell’andamento di PM2.5 e PM10 a San Rocco a Pilli

I dati raccolti vengono inviati via HTTP Rest ad un server che raccoglie i valori e li visualizza in una heatmap basata su OpenStreetMap. I dettagli dei dati di ogni centralina sono visualizzabili alla pagina con l’elenco delle centraline installate sul territorio.

I sorgenti del firmware sono disponibili liberamente su github.com/michelep/AIQStation ed aperti a qualsiasi contributo.

Contatti

Chi fosse incuriosito o volesse aderire al progetto, può iscriversi liberamente al gruppo Facebook “Che aria tira a Siena ?”, che conta ormai quasi 100 iscritti, dove si confrontano le soluzioni tecniche e vengono pubblicate le novità e gli aggiornamenti sul progetto.

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