Studiul poluării fonice în orașe Smart cities (Orase Inteligente) – studiu de caz CAP 1. INTRODUCERE Sistemele de administrare urbana si teritoriala… [625788]

1

LABORATOR
pentru
Orase Inteligente
Studiul poluării fonice în orașe
Smart cities (Orase Inteligente) – studiu de caz

CAP 1. INTRODUCERE
Sistemele de administrare urbana si teritoriala bazate pe rețele de senzori wireless mențin
si previn deja rupturile serviciilor sociale importante ale orașului , in cadrul instalațiilor Smart
City de pe glob.
Conectând lumea înconjurătoare la Internet, Internetul obiectelor (IoT – Internet of things)
tehnologia senzorilor wireless poate îmbun ătății mobilitatea in arii c um ar fi protecția civila;
telecomunicațiile ; energia, electricitatea; aprovizionarea cu apa; întreținerea urbana;
controlul traficului.
1.1. Orașe adaptate la reziliența
Fondat de Fundația Rockefeller, organizaț ia celor 100 Orașe Reziliente (100OR) susține o
viziune de adaptabilitate si mobilitate care include nu doar șocurile -cutremurele , incendiile,
inundatiile – dar si presiunea care slăbește structura unui oraș zi de zi. Luând in considerare
ambii factori, un oraș si poate imbunatati reacția la evenimente nefavorabile, devenind mai
capabil de a furniza ajutor de baza in vremuri bune si rele, către populație .
Mobilitate Urbana prin administratia orasului
Proiectele Smart City concept de la inceput au evoluat la instalatii de scala larga care
sunt proiectate sa dureze decenii. In Spania, proiectul de adaptibilitate ,Orase Optime, initial
din Barcelona (1.621.000 locuitori si 102 km2) a fost reprodus la scala mai mica in Tremp
(6200 locuitori si 310 km2), ulterior desfasurat pe o scala mai larga in La Garrotxa (54.000
locuitori si 534 km2).
La Garrotxa este pe post de test pentru a administra mobilitatea intr -o comunitate de 21
municipalitati, cu un model pe care orice alta arie urbana o poate adop ta deja.

2
La Garroxta este o regiune in provincia Girona din Catalunia, pozitionata intre Muntii Pirinei si
Costa Brava. Bine cunoscuta pentru parcul natural vulcanic, regiunea a peste 50,000 de
locuitori are o traditie industriala si una agricola, si este cunoscuta astazi pentru industria
carnii. Acest profil urban – industrial economic mixt este reprezentativ in multe zone ale
Europei, si populatia se poate bucura de un venit mult mai mare pe cap de locuitor fata de
media din UE.

Regiunea La Garrotxa, situata intre Muntii Pirinei si Costa Brava
Cu platforme software , cei insarcinati cu administrarea adaptabilitatii sunt intr -o continua
alerta cu privire la potentialele efecte cascada, si le stau la dispozitie noi detalii si informatii
de care au nevoie pentru un raspuns adecvat. Acest sistem ajuta la administrarea
complexitatii situatii lor si dezvolta modele de planuri strategice. HAZUR include un modul de
evaluare pentru a determina care senzor sa se declanseze.Informatiile de la
nodurile Waspmote sunt transmise unui panou de control a administratiei orasului pentru
o monitorizare a nivelului raurilor, CO2, senzori in caz de incendii, printre alte 40 de diferite
tipuri de senzori declansati.
Declansarea senzorilor: Larg, deschis, flexibil
In La Garrotxa, 35 noduri senz ori Waspmote aprovizioneaza trei configuratii de aplicatii
principale masurand parametrii pentru prevenirea incendiilor, monitorizarea debitului
unui rau, si control de mediu, cum ar fi calitatea aerului si gazele cu efect de sera. In
fiecare configuratie nodurile Waspmote Plug & Sense! sunt echipate cu panouri solare si
baterii reincarcabile, pentru a asigura ani de autonomie. Dispozitivele Waspmotes sunt
evaluate la IP65 si proiectate pe parti astfel incat un senzor sa fie usor indepartat sau

3
adaugat. In La Garrotxa, dispozitivele comunica via Wi -Fi si sunt capabile sa comunice la
distante de pana la 40 km folosind module de 868MHz.
Prevenirea Incendiilor(11 noduri)
In aceasta configu ratie Waspmote Plug & Sense! Smart Environment (mediu inteligent)
monitorizeaza patru parametrii diferiti pentru a detecta si a preveni incendi ile, cu senzori
amplasati in copaci si pe blocuri masurand:
 Temperatura
 Umiditate
 CO2
 CO
Monitorizarea Râurilor/Prevenirea inundațiilor (16 nodes)
 Waspmote Plug & Sense! Contorizarea inteligenta include senzori ultrasunet pentru
detectarea fluxului de li chid si de masurare a distantei.

Plasarea antenei si nodului de senzori pentru detectarea nivelului apei si prevenirea
inundatiilor

Controlul Mediului (7 noduri):

4
 Mediul inteligent include sondele senzorului calibrate pentru masurarea poluarii
aerului , gaze si prezenta solventiilor industriali.
 CO2
 NO2
 Poluantii aerului I (NH3, SH2, etanol si toluen)
 Petrolul lichid

De asemenea, desfasurate in reteaua de senzori wireless sunt opt porti Meshlium pe locatie,
in aer liber de -a lungul intregii zone pentru a asigura transportul la mare distanta a datelor
catre Cloud si mai multe antene externe Wi -Fi pentru a stimula o acoperire Wi -Fi. Meshlium
este un router Linux care functionaeaza ca un gateway multiprotocol, pentru retele de senzori
wireless Waspmote . Meshlium poate contine 5 interfete radio diferite; incluzand Wi -Fi,
3G/GPRS, Bluetooth, ZigBee, si poate integra module GPS pentru aplicatii mobile si
vehiculare.
Implementare WSN : Locatie, Locatie, Locatie
Teritoriul La Garrotxa este un amestec de oras, sat si padure accidentata intr -o zona
protejata de regulile mediului si legile istorice de patrimoniu. Infintarea ret elelor de senzori
wireless include in faza de planificare analiza de plasare a senzorilor, tinand seama de gama
de antene, pozitionarea de panouri solare in zonele impadurite. proiectarea si constructia
structurilor pentru a instala senzori de apa.
Odata in loc, senzorii Waspomte capteaza si transmite eficient informatia dorita de
monitorizarea calitatii apei, poluarea aerului, incendiilor si a altor amenintari pe care
managerii de rezilienta locali pot citi in timp real. Inalta performanta a Waspmote fac e citirile
precise si transmiterea datelor este foarte fiabila. Retelele de senzori wireless“Libelium’ sunt
o parte integranta ce aduce o solutie accesibila pentru La Garrotxa,” a spus Ignasi Fontanals,
CEO si cofondator al Opticits. “Cel mai mare lucru am identificat cu echipa Sigma este faptul
ca platforma senzorului Libelium este atat de usor de implementat si dimensionat. Asta face
o mare diferenta ca orasele si regiunile sa se adapteze la schimbari neprevazute in prezent
si in viitor.”
Tabloul de bord Hazur Opticit este baza multor instrumente de sistem pentru a supraveghea
captarea si integrarea datelor, precum si pentru a urmari si gestiona indicatori cheie de
performanta(KPI) care sustin functionarea structurilor si responsabilitatilor in servicii
regionale. . Sistemul este gestionat cu un tablou de bord software, cunoscut ca o „camera de
situatie” unde administartori de rezilienta La Garrotxa vizualizeaza o harta interdependenta
care afiseaza vulnerabilitatea si rezilienta retelelor de infrastructur a.

5

Interfata camerei de situatie software Opticits’ HAZUR vazuta de utilizatori
1.2. Planificarea urbana este pe termen lung
“Pentru a aduce adaptabilitate urbana la La Garrotxa, noi am avut un plan pentru termen
lung si nevoia de o platforma senzor de rete a care a fost extrem de sensibil si adaptabil, in
masura sa indeplineasca cerintele dinamice de diverse servicii urbane care functioneaza ca
un ecosistem.
Cu implementarea de HAZUR si senzori, teritoriul La Garrotxa poate administra usor
fatete critice ale infrastructurii si servicilor publice. Instalarea sistemului a condus deja la o
mare cooperare intre interesele publice si private din regiune, care continua sa lucreze
impreuna pentru a identifica amenintarile si remedierea zonelor de nerespectare.
“Internetul obiectelor reprezinta o oportunitate pentru industrie si antreprenori pentru a
inventa si inova, lansa tehnologii ce duc la o mai buna calitate a vietii. Spania este un teren
fertil pentru Innternetul Obiectelor deoarece necesita a sti cum mijlo acele care vin impreuna
pentu a rezolva problemele,” a spus Alicia Asin, CEO si cofondator Libelium.
Inovatia tehnologica poate aduce cele mai mari benefici in proiecte pentru utilitate sociala. In
Barcelona si in La Garrotxa, manageri de oras si de proie ct IT au creat o noua functionare
dinamica prin stabilirea unor prioritati care aliniaza comunitatiile deoarece acestea se
straduiesc sa inbunatateasca adaptabilitatea pentru cartiere si pentru o intreaga regiune.
Spania este in curs de dezvoltare a unui e cosistem format din intreprinderi tehnologice,
universitati, sectorul privat, municipalitati, parti interesate guvernamentale regionale
lucreaza impreuna pentru a beneficia orasele in care traim si lucram.

6
1.3. Poluarea fonică în UE

Poluarea fonică este cauza multor probleme de sănătate , iar numărul europenilor expuși la
niveluri ridicate de zgomot este în creștere. Zgomotul are efecte dăunătoare și asupra
florei și faunei sălbatice . Statele membre ale UE sunt obligate să întocmească hărți de
zgomot pentru orașele mari, drumuri, căi ferate și aeroporturi și să propună planuri privind
soluționarea ac estei probleme.
Zgomotul cauzat de trafic, industrie și activități recreative este o problemă din ce în ce mai
mare . În orașe, traficul rutier este una dintre principalele surse de poluare fonică, aproape 70
de milioane de europenifiind expuși zilnic la ni veluri de zgomot care depășesc 55 de
decibeli . Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, expunerea pe termen lung la aceste
niveluri ridicate de zgomot poate duce la creșterea tensiunii arteriale sau la apariția infarctului
miocardic.
Aproximativ 50 de milioane de persoane care locuiesc în zone urbane sunt afectate de
zgomotul din trafic pe timp de noapte, 20 de milioane dintre acestea având probleme de
sănătate din această cauză.
Privarea de somn este cea mai mare problemă . Potrivit Organizației Mondial e a Sănătății,
ca să putem dormi bine în timpul nopții, zgomotul de fond nu trebuie să depășească 30 de
decibeli, iar zgomotele individuale trebuie să se mențină sub 45 de decibeli.
Expunerea la zgomot poate provoca afecțiuni precum tinitusul, probleme min tale și stres.
De asemenea, poate duce la scăderea performanței la locul de muncă, iar în cazul copiilor
poate avea consecințe negative asupra activității școlare.
Păsările și animalele au și ele de suferit din cauza zgomotului. Deși unele vietăți au
capac itatea de a se adapta la mediul urban, s -ar putea ca poluarea sonoră să le determine
pe unele dintre ele să -și părăsească habitatele în care se reproduc și se hrănesc în mod
obișnuit.

7
Legislația UE obligă autoritățile să informeze publicul cu privire la im pactul poluării
fonice și să-l consulte cu privire la măsurile pe care intenționează să le ia pentru a limita
poluarea fonică . În acest fel, cetățenii pot vedea care sunt îmbunătățirile reale aduse de
măsurile de gestionare a zgomotului și vor putea să se adreseze reprezentanților aleși în
cazul în care este necesar.
Poluarea acustică , denumită și poluare fonică sau poluare sonoră[1], este o componentă a poluării
mediului , produsă de zgomote.
Zgomotul este definit ca un complex de sunete fără un caracter periodic, cu insurgență
dezagreabilă aleatoare, care afectează starea psihologică și bi ologică a oamenilor și a altor
organisme din natură. Caracteristicile fizice sau obiective ale zgomotului privesc tăria sau
intensitatea sonoră , durata și frecvenț a. Intensitatea este caracterul cel mai important care
depinde de trăsăturile sursei, de distanță și posibilitățile de transmitere sau multiplicare. Ea
se măsoară în decibeli sau foni.[2]
Fonul este unitatea de măsură fiziologică de percepție de către urechea umană a celei mai
slabe excitații son ore. S -a admis că cifra 80 pe scara de decibeli, sau pe scara de foni,
reprezintă pragul la care intensitatea sunetului devine nocivă. Expunerea excesivă la zgomot
intens și pe perioade lungi de timp determină surditatea .[2]
În studiile de poluare acustică, pentru determinarea aproape a oricărui tip de zgomot, în mod
special pentru domeniile industria l, protecția mediului și zgomot aeroportuar, se utilizează
sonometrele care măsoară nivelul de presiune acustică. Cu ajutorul său, prin măsurări
repetate, se poate obține o hartă de zgomot a unei localități sau zone.
1.4. Surse de poluare acustică
În mediile industriale, o sursă importantă de poluare acustică o reprezintă țevile prin care
circulă gazele, vap orii sau lichidele, acestea reprezentând adeseori un risc grav pentru
sănătatea și siguranța muncitorilor.[3]
Alte surse de poluare acustică în mediul industrial sunt:
– compresoare și turbocompresoare;
– ventilatoare și turbosuflante;
– instalații de ventilare;
– conducte prin care se vehiculează gaze cu viteze mari;
– pompe și electropompe;
– centrale termoelectrice;

8
– ventilatoare, generatoarele de energie electrică, comp resoarele cu piston pentru
furnizarea aerului comprimat, arzătoarele de la cazanele de abur;
– cuptoare industriale (sursa cea mai importantă de zgomot o constituie arzătoarele,
ventilatoarele de tiraj forțat, supapele de reglare și suflantele).
În localit ăți, sursele de poluare fonică sunt clasificate în:[4]
 surse fixe, incluzând zonele rezidențiale, industriale, de construcții și demolare;
 surse mobile care sunt date de re țeaua de transport urban de suprafata, aeroporturi.
La reuniunea de la Paris din anul 1990, s -a stabilit că transporturile rutiere constituie
principala sursă de zgomot în societatea modernă, circa 80% din poluarea fonică a
unui oraș fiind zgomotul emis de autovehicule.
1.5. Efectele nocive ale poluării acustice

Asupra omului
Potrivit unui studiu publicat de Organizaț ia Mondială a Sănătății (OMS), poluarea acustică
produsă de trafic (autovehicule, trenuri și avioane) stă la originea unor boli, disfuncții și morți
premature. Zgomotul produs de mijloacele de transport poate provoca diverse tulburări, de la
insomnie la i nfarct, probleme de învățare și acufene (țiuituri în urechi) Potrivit studiului,
zgomotul provocat de traficul rutier este „al doilea factor de mediu favorizant al
îmbolnăvirilor”, după poluarea atmosferică.[5]
Alte efecte negative ale zgomotului asupra omului constau în spasme stomacale, tresărirea
și reținerea respirației, tensionarea musculaturii, dilatarea pupilelor sau chiar moartea , dacă
această poluare acustică depășește pragul de 180 dbA.[6]
Asupra animalelor
Pe 24 septembrie 2002, nave ale NATO au efectuat un exercițiu între Insulele Canare și
strâmtoarea Gibraltar . În aceeași zi, 14 balene cu cioc au eșuat pe plajele vecine. La
autopsierea acestora s -au constat leziuni la nivelul urechii interne. Principalii vinovații au fost
sonarele militare de joasă frecvență, utilizate pentru detectarea submarinelor. Din anii 1990,
mai multe eșuări, în majoritate ale balenelor cu cioc, au fost corelate cu exerciții navale în
cursul cărora au utilizat sonare de mare putere. Concluzia a fost clară: sunetele foarte
puternice pot provoca moartea marilor cetacee .[7]
S-a constatat că vrăbiile își ajustează cântecele când trăiesc în mediul urban, folosind note
mai înalte față de cele din mediul rural, pentru că altfel câ ntecul lor s -ar pierde în zgomotul de
joasă frecvență a vieții urbane. Ele își modifică repertoriul de -a lungul vieții, pentru a putea să
facă față zgomotului produs de oameni.
Sonometrul este un instrument de măsurare a intensității sunetelor (sunete pure sau sunete
complexe, zgomote ), compus dintr -un microfon direcțional sau din ambianță, un amplificator,

9
un voltmetru gradat în decibeli și eventual un filtru trece -bandă, în general de octavă sau de
fracțiune de octavă. Variantele mai e voluate conțin reglaje de sensibilitate, niveluri maxime și
minime, afișaje digitale ale sunetelor impulsionale, înregistrate pe fracțiune de secundă, până
la intensități sonore medii, pe durate mai mult sau mai puțin lungi.[1]
Sonometrele sunt utilizate frecvent în studii de poluare acustică pentru determinarea aproape
a oricărui tip de zgomot, dar în mod special pentru domeniile industrial, protecția mediului și
zgomot aeroportuar.
Sonometrul este proiectat pentru a răspunde la sunet în aproximativ același mod ca și
urechea umană, în vederea obținerii de măsurători obiective, reproductibile ale nivelului de
presiune acustică[2].
Totuși, valorile indicate de sonometru nu sunt identice cu percepția sunetului de către
urechea umana. Pentru aceasta Standardul International pentru performanțele sonometrelor
IEC 61672:2003 prevede includerea și utilizarea filtrului A de ponderare în frecvență precum
și altor curbe de ponderare C și Z (zero).
Curba "A" de ponderare în frecvență
În aproape toate țările, utilizarea ponderării pe curba A se face pentru protecția muncitorilor
la zgomotul la care sunt expuși la locul de muncă. Curba A se bazează pe curbele de contur
de tărie constantă și este cerință legală pentru aproape toate măsurările, în timp ce curbele
'C' și 'Z' sunt opționale.
Inițial, curba de ponderare A s -a utilizat pentru determinări de zgomot în jurul valorii de 40 dB
(SPL), dar în prezent se folosește pentru toate nivelurile. Curba C se u tilizează încă pentru
măsurarea valorilor de vârf.
Nivel de sunet echivalent continuu
În determinarea zgomotului se utilizează valori mediate în timp. Acesta este nivelul mediat în
timp denumit uzual 'nivel de sunet continuu echivalent' are ca simbol forma l LAT așa cum
este descris în paragraful 3,9 "Definiții" în IEC 61672 -1. Totuși. în uzul curent, în principal din
motive istorice LAT este utilizat ca Leq.
Formal, LAT reprezintă de 20 de ori logaritmul în baza 10 al raportului dintre valoarea RMS
ponderat ă în frecvență A a presiunii acustice în timpul unui interval și presiunea acustică de
referință (20uPa). Pentru a măsura Leq este necesar un sonometru integrator -mediator; iar
valoarea măsurată este logaritmul în baza 10 a nivelului împărțit la timp.
1.6. Stan darde Internaționale
Standardele Internaționale care definesc sonometrele sunt:

10
IEC 61672 : 2003 "Electroacustică – sonometre" IEC 61252 : 1993 "Electroacustică –
expozimetre" IEC 60942 : 2003 "Electroacustică – calibratoare acustice"
Până în 2003 au fost în vigoare standarde separate pentru sonometrele exponențiale și
liniare, începând cu IEC 61672 sunt descrise ambele. Sonometrul clasic exponențial era
descris original prin IEC 60651, în timp ce sonometrele liniare integratoare erau descrise de
IEC60804. Atât IEC 60651 cât și 60804 includeau 4 clase de precizie, numite "tipuri". În IEC
61672 acestea au fost reduse la doar două clase de precizie 1 și 2. Aceste standarde nu mai
trebuie utilizate în special pentru orice cerință de achiziționare oficială, deoa rece ele au
prevederi inferioare de precizie față de IEC 61672.
CAP 2. Studiul poluării fonice în orașe
Prin intensitate sonoră (în sens fiziologic ) se înțelege senzația pe care o prod uce asupra
organului nostru auditiv amplitudinea (elongația maximă pe care o efectuează mișcarea
vibratorie față de poziția de echilibru ) unei vibrații sonore , altfel spus, volumul vibrației. Cu cât
amplitudinea vibrațiilor este mai mare, cu atât crește și intensitatea sunetului rezultat, și
invers. Aceasta se măsoară prin unitățile denumite în fizică foni sau decibeli (1fon = 1
decibe l).
Amplitudinea unei vibrații depinde de următorii factori:
 cantitatea de energie ce se imprimă mișcării vibratorii și se transmite mediului
ambiant;
 distanța la care se află corpul vibrato r față de aparatul auditiv receptor ;
 calitatea mediului în care se propagă ( aer liber, sală închisă, prezența unor obstacole
absorbant e etc.).

11
2.1. Limitele auzului uman în
privința intensității sunetului
Pragul inferior , dedesubtul căruia
sunetele nu mai sunt sesizate de
urechea umană este însemnat prin 0
decibeli . Limita superioară este de
aproximativ 140 de decibeli , dincolo
de care sunetele nu mai pot fi auzite
corect, deoarece inten sitatea prea
mare distorsionează perceperea
auditivă, producând chiar senzații
dureroase. Supradimensionarea
intensității unor sunete sau zgomote
peste limitele fiziologice admise
(trecerea dincolo de pragul durerii)
sau expunerea pe timp îndelungat la
poluare fonică , au drept consecință
deteriorarea și compromiterea
aparatului auditiv .

Decibelul este o mă sură logaritmică a raportului dintre două puteri. Este folosită în acustică,
fizică, electronică (inginerie).
Este a zecea parte dintr -un bel (B) (inventat de Laboratoar ele Bell )
Definiție
Fie
unde
și
sunt cele două puteri. Valoarea X se scrie, în beli,

iar, aceeași valoare, în decibeli, se scrie ca Intensitatea (dB) Exemplificare
140 Pragul dureros
130 Avion cu reacție în timpul decolării
120 Motorul pornit al avionului cu reacție
110 Concert rock
100 Ciocan pneumatic
90 Zgomot de stradă
80 Zgomotul trenului
70 Aspirator
50-60 Zgomot într -un birou aglomerat
40 Conversație
20 Bibliotecă
10 Sunetele naturii
0 Prag auditiv

12

Exemplu
Presupunând că raportul
, rezultă:
Bel
Relații
În anumite situ ații puterile sunt proporționale cu pătratul amplitudinii (în electronica liniară și
sinusoidală puterea este proporțională cu pătratul amplitudinii tensiunii iar, în acustică,
puterea acustică este, la rândul ei, proporțională cu pătratul amplitudinii pre siunii acustice):x

2.2. Definiția sunetului
Sunetul este determinat de vibrații emise de o sursă sonoră, precum un utilaj, un difuzor sau
cutia vocală umană. Sunetul este măsurat după frecvență (Hertz, Hz) și nivelul presiunii
acustice (Decibel, dB).
Frecvența
Sunetele cele mai obișnuite, precum vocea umană (800 -4.000 Hz) se găsesc în gama de
frecvențe înalte și medii. Sunetele cu frecvență joasă (sub 500 Hz) sunt generate de obicei
de motoare mari, sisteme de aerisire etc. Urechea umană poate percepe sunete dintr -o
gamă cuprinsă între 20 și 20.000 Hz. Odată cu trecerea timpului, procesul de îmbătrânire sau
expunerea la zgomote de nivel ridicat de termină degradarea auzului, ceea ce îngreunează
perceperea sunetelor de frecvență înaltă.
Presiunea acustică
Nivelul cel mai scăzut al presiunii acustice perceput de urechea umană este de 0 dB, iar
orice sunet peste 130 dB va cauza dureri.
2.3. Zgomotul
Ceea ce numim „zgomot” este descris de obicei ca sunete pe care le percepem ca fiind
neplăcute sau deranjante. Zgomotul la nivel ridicat este periculos pentru auz. Zgomotul poate
cauza simptome de stres, disconfort, durere și risc ridicat de afecțiuni cardiace. Z gomotele
nocive sunt pretutindeni. Muzica tare, concerte rock, sporturi cu motor, tragerea la țintă sau
vânătoarea, chiar și tunderea gazonului, toate acestea vă pot afecta auzul. Aceste zgomote

13
sunt considerate de multe ori inofensive, dar prezintă un ris c semnificativ și impun măsuri de
protecție. Toate zgomotele contribuie la norma dvs. zilnică de expunere. Ca urmare, este
important să purtați în permanență echipamente adecvate de protecție a auzului.
Zgomotul și riscurile
Atunci când estimăm riscul de d eteriorare a auzului trebuie luați în calcul trei factori
importanți: timpul de expunere, frecvența (Hz) și presiunea acustică (dB). Timpul de
expunere este măsurat pe o perioadă de 8 ore, pentru a simula un mediu de lucru standard.
Este utilizat un filtru (dB A), care ține cont de curba de toleranță normală a urechii umane și
asigură o estimare corectă a nivelului de risc.
Zgomotele de frecvență înaltă sunt cele mai nocive pentru auz și, ca urmare, reprezintă
principalul motiv de îngrijorare.
Zgomotele de frecvență joasă sunt de obicei mai puțin nocive, dar pot fi periculoase
deoarece acoperă vocea umană, semnalele de alarmă și poate cauza stări de amețeală sau
de greață.
Unele frecvențe joase sunt greu de blocat chiar și cu echipamente de protecție a auzul ui
corespunzătoare, deoarece pot fi transmise direct în urechea internă.
Uniunea Europeană a stabilit o limită legală de 80 dB (A) pe parcursul unei zile de lucru de 8
ore. Peste această limită trebuie luate măsuri de protecție. Durata de timp pe care o pu teți
petrece în condiții de siguranță într -un mediu scade odată cu creșterea nivelului de zgomot.
De exemplu: Expunerea timp de 8 ore la 80 dB (A) este echivalentă cu numai 4 ore pentru un
nivel de 83 dB (A). O creștere de 3 dB (A) presupune o reducere a t impului petrecut în
mediul respectiv de 50 %, în absența echipamentului de protecție. Aceleași considerente
sunt valabile și în cazul în care sunteți expus la două surse acustice similare. Două utilaje,
care emit fiecare un zgomot de 80 dB (A), sunt echiva lente cu un total de 83 dB.
În plus față de zgomotele nocive constante și pe termen mai lung, vârfurile de zgomot pot fi
la fel de periculoase. Vârfurile de zgomot sunt de obicei cele emise de arme de foc, ciocane,
pistoale de cuie și alte unelte cu aer co mprimat. Deoarece creierul nostru are nevoie de
aproximativ 0,3 secunde pentru a estima amplitudinea și nivelul sunetului recepționat,
vârfurile de zgomot mai scurte de atât pot fi extrem de periculoase pentru auz. Mai precis,
aceste vârfuri de zgomot pot afecta în mod iremediabil urechea internă în urma unei singure
manifestări. Vârfurile de zgomot sunt măsurate cu un filtru „C” (dB C).

14
CAP. 3 HARDWARE
3.1. Arhitectura Modulară
Waspmote este o platformă special creată pentru dezvoltatori de aplicații divers e
dar care nu presupune cunoștințe avansate de programare sau electronică . Acesta
funcționează cu diferite protocoale (ZigBee, LoRa, Bluetooth, GPRS) și frecvențe
(2.4GHz, 868MHz, 900MHz) fiind capabil de a comunică și transmite date la distanțe de
până la 22 km. Platforma vă permite să implementați cu ușurință rețele de senzori
wireless într -un mod ușor și scalabil asigurând costuri minime de întreținere.
Mai mult de 70 de senzori (organizați în biblioteci API + compilator) sunt deja
disponibile și un med iu de programare integrat denumit IDE, de tip open source (nu
necesită licență de programare) foarte ușor de utilizat. Avantajul principal al acestei
platforme este consum redus în stare de veghe de aproximativ 0.06uA care permite
economisirea bateriei at unci când nu transmite, astfel încât aceste sisteme se pretează
a fi folosite in aplicații cu consum redus de energie.
Placa Waspmote este bazată pe o arhitectură modulară. Ideea de baza a
producătorului este să integrăm doar modulele folositoare în fieca re dispozitiv prin
conectarea acestora la placa de bază ce conține microcontrolerul atunci când dezvoltăm
aplicația. Aceste module pot fi schimbate și extinse in funcție de cerințele fiecărui
proiect .
Modulele disponibile pentru a fi integrate în Waspmote sunt următoarele:
 Modul de comunicație ZigBee/802.15.4 /XBee (2.4GHz, 868MHz, 900MHz).
 Modul de comunicație LoRa (868/900MHz)
 Modul de comunicație GSM/GPRS (Quadband:
850MHz/900MHz/1800MHz/1900MHz)
 Modul de comunicație 3G/GPRS (Tri -Band UMTS 2100/1900/90 0MHz and
Quad -Band GSM/EDGE, 850/900/1800/1900 MHz)
 Modul de comunicație WiFi
 Modul de comunicație Bluetooth: Bluetooth Low Energy și Bluetooth Pro
 Modul GPS
 Modul de comunicație NFC/RFID
 Plăci de conectare cu senzori (Sensor boards)
 Modul de stocare d e tip card SD

3.2. Specificații tehnice
 Microcontroller: ATmega1281
 Frequența: 14.7456 MHz
 SRAM: 8KB
 EEPROM: 4KB

15
 FLASH: 128KB
 Card SD: 2GB
 Greutate: 20gr
 Dimensiuni: 73.5 x 51 x 13 mm
 Temperatura de operare: [ -10șC, +65șC]

Figura 3.1. Placa de bază ce conț ine microcontrolerul AT mega 1281 (vedere generală)

Figura 3.2. Placa de bază ce conține microcontrolerul AT mega 1281 (vedere generală – partea de jos)
3.3. Informații Electrice
Specificații tehnice:
 Tensiunea de încărcare minimă a bateriei 3.3 V
 Tensiunea de încărcare maxima a bateriei 4.2V

16
 Tensiunea de încărcare USB 5 V
 Tensiunea de încărcare de la panou solar 6 – 12 V
 Curentul de încărcare a bateriei de la USB 100 mA (max)
 Curentul de încărcare a bateriei de la panou solar 280 mA (max)
Valori absolu te maxime:
 Tensiunea pe orice pin [-0.5 V, +3.8 V]
 Curentul maxim de la orice pin digital I/O 40 mA
 Alimentare de la USB 7V
 Alimentare de la panou solar 18 V
 Tensiunea bateriei încărcate 4.2 V

3.4. Structura semnalelor de date

Figura 3.3. Diagrama Bloc pentru semnalele de date

17

3.5. Structura și diagrama bloc pentru semnalele de putere

Figura 3.4. Diagrama Bloc pentru semnalele de putere
3.6. Porturi (pini) I/O
Waspmote poate comunica cu orice dispozitiv extern prin porturi de intrare/ieșire . Prin aceste
porturi înțelegem un pin (o conexiune) electric(ă). O privire de ansamblu asupra plăcii de dezvoltare
Waspmote și distribuția pinilor este prezentată în figura următoare.

Figura 3.5. Porturile de intrare iesire pentru p laca de bază

18
3.6.1. Porturi (pini) Analogici
Waspmote are 7 pini de intrare analogici accesibili în conectorul senzorului. Fiecare dintre
pini de intrare este conectat direct la microcontroler. Microcontrolerul folosește un convertor
analogic digital cu rezoluție de 10 biți (AD C). Valoare tensiunii de referință pentru masa
analogică este 0V (GND). Valoarea tensiunii maxime de intrare este 3.3V care corespunde cu
tensiunea de alimentare a microcontrolerului, în general. Rezoluția de 10 biți presupune o
cuantificare a domeniului î n 1024 de valori.
Pentru a citi valori de intrare, se folosește funcția analogRead(analog input), parametrul de
intrare al funcției va fi numele de intrare de citit “ANALOG1, ANALOG2…” (vedeți figura 3 cu
detaliile conectorului pentru senzori). Valoarea obținută din aceasta funcție va fi un număr întreg
între 0 si 1023, ce corespunde valorilor tensiunilor astfel: 0 corespunde la 0 V si 1023 la 3.3 V .
De asemenea, pinii analogici de intrare pot fi folosiți ca pini digitali de intrare/ieșire. Daca
acești pi ni se vor folosi ca pini digitali, va trebui luată în considerare următoarea corespondență
pentru numele pinilor:

Analog pin Digital
pin ANAL OG1 => 14
ANAL OG2 => 15
ANAL OG3 => 16
ANAL OG4 => 17
ANAL OG5 => 18
ANAL OG6 => 19
ANAL OG7 => 20
Un exemplu de cod care face citirea pinului analogic 1 este dată mai jos:
{
val = analogRead(ANALOG1);
}
3.6.2. Porturi (pini) Digitali
Waspmote are pini digitali care pot fi configurați ca intrări sau ieșiri în funcție de cerințele
aplicației. Valorile tensiunilor care c orespund valorilor digitale sunt:
 0V pentru nivel logic 0
 3.3V pentru nivel logic 1
Instrucțiunile pentru controlul pinilor digitali sunt exemplificate in liniile de cod de mai jos:

{
// configurează pinul DIGITAL3 de tip
intrare și citeste valoarea
pinMode(DIGITAL3, INPUT);
val = digitalRead(DIGITAL3);

19
// configurează pinul DIGITAL3 de tip ieșire și atribuie
valoarea LOW (zero logic)
pinMode(DIGITAL3 ,OUTPUT);
digitalWrite(DIGITAL3, LOW);
}

3.6.3. PWM
Pinul DIGITAL1 poate fi de asemenea folosit ca semnal PWM de ieșire ( Pulse
Width Modulation ) cu care poate fi simulat un semnal analog. E de fapt un semnal
dreptunghiular între 0V si 3.3V pentru care factorul de umplere (timpului când semnalul
este high poate fi schimbat) de la 0% la 100%, simulând o tensiune de 0V (0%) si 3.3V
(100%). Rezoluția este de 8 biți, deci pot fi configurate până la 255 valori intre 0 -100%.
Instrucțiunea de control al semnalului PWM este analogWrite(DIGITAL1, value) unde
valoare este valoare analogica (0 -255).
In exemplul de mai jos se generează la ieșirea pinului DIGITAL 1 o tensiune de
1,65 V.

{
analogWrite(DIGITAL1, 127);
}
3.6.4. UART
În Waspmote sunt două porturi UART: UART0 și UART1. Pe lângă asta, sunt
numeroase porturi care se pot conecta la acestea prin două multiplexoare diferite, câte
unul pentru fiecare port UART.
UART0 este multiplexat de către portul USB și conectorul 0 (conectorul destinat
modulului de comunicație). Acest conector este folosit pentru modulele XBee, LoRa,
RFID, Bluetooth, WiFi, RS -485, etc. Multiplexorul din ace st UART controlează modulului
de comunicație (implicit – setările inițiale este întotdeauna pe conectorul 0). Când USB –
ul trimite informații prin UART0, multiplexorul este schimbat momentan pe portul USB
pentru ca după aceea să fie setat pe conectorul 0 du pă comunicarea cu USB.
UART1 este multiplexat de patru porturi: Conectorul1, GPS, conectori Auxiliar1 și
Auxiliar2. Este posibilă selectarea în codul programului care dintre porturi este conectat
la UART1 in microcontroler. Configurația multiplexorului UAR T1 este specificată
folosind următoarele instrucțiuni:

{
Utils.setMuxAux1(); // set Auxiliar1 socket
Utils.setMuxAux2(); // set Auxiliar2 socket
Utils.setMuxGPS();// set GPS socket
Utils.setMuxSocket1(); // set Socket1
}

20
3.6.5. I2C
Bus-ul de comunicații I2C este de asemenea folosit în Waspmote unde două
dispozitive sunt conectate în paralel: accelerometrul și RTC -ul. În toate cazurile,
microcontrolerul se comportă ca master în timp ce celelalte dispozitivele conectate la
bus sunt slave.
3.6.6. SPI
Portul SPI din mic rocontroler este folosit pentru comunicații cu cardul micro -SD.
Toate operațiile care folosesc bus -ul sunt descrise de o librărie specifică bus -ului SPI.
Portul SPI este de asemenea disponibil în conectorul SPI/UART.
3.6.7. USB
În Waspmote USB -ul este folosit pen tru comunicațiile cu un computer sau
dispozitivele compatibile USB. Aceasta comunicare permite încărcarea programelor în
microcontroler.
Pentru comunicațiile USB, se folosește UART0 al microcontroler -ului. Chip -ul
FT232RL efectuează conversia către portul USB-ul standard.
3.6.8. Real Time Clock – RTC
Waspmote are un Real Time Clock – RTC incorporat. Acesta permite Waspmote –
ului să fie programat pentru a efectua acțiuni în funcție de timp cum ar fi:
“Dormi pentru 1h 20 min si 15sec, apoi trezește -te și executa urmă toarea acțiune:”
Sau chiar efectuarea unor acțiuni la intervale absolute, e.g.:
“Trezește -te pe ziua de 5 a fiecărei luni la ora 00:20 și efectuează următoarea
acțiune”
Toată programarea și controlul RTC se efectuează prin bus -ul I2C.
Alarme:
Alarmele pot fi programate in RTC specificând ziua/ora/minutul/secunda. În acest
fel se permite control total pentru ca waspmote -ul să pornească și sa citească valori de
la senzori sau pentru a efectua acțiuni pe baza programelor incorporate. În acest fel se
permite ec onomisirea energiei (Deep Sleep și Hibernate) pornind dispozitivul doar când
este nevoie.
Mai pot fi programate și alarmele relative. Acestea pot fi programate sub forma
unor alarme periodice oferind o cuantificare în domeniul timp. Waspmote își
reprograme ază automat alarmele de fiecare data când una este declanșata.
RTC din placa de bază este Maxim DS3231SN, care funcționează la o frecventa
de 32.768Hz (al doilea divizor care ii permite sa cuantifice si sa calculeze valori de timp
cu o mare precizie).
DS32 31SN este unul dintre integratele cele mai des folosite pentru generarea
frecvențelor de tact, datorită mecanismului de compensare intern pentru variațiile de
oscilație produse în cristal de cuarț datorate schimbărilor de temperatura (Temperature

21

Compensat ed Crystal Oscillator – TCXO).
Majoritatea RTC de pe piață au o variație de ± 20ppm care este echivalentă cu
1.7s diferență de timp pe zi (10.34min/an); modelul ales pentru Waspmote are o
diferență de doar ± 2ppm, ceea ce echivalează cu 0.16s pe zi (1min/a n).

Figura 3.6. Curbele de variație a temperaturii pentru un cristal de cuart uzual (stânga) și compensarea cu temperatura
pentru Waspmote Libelium
Prima figură de mai sus prezintă curba de variație a temperaturii într -un generator de tact
uzual , iar în a doua figură este reprezentată curba de variație a temperaturii pentru modelul
DS3231SN construit în Waspmote. După cum se observă, diferențele față de valoarea exactă
sunt practic neglijabile la temperatura camerei și minimă la capetele domeniul ui de temperatură.
(Pentru mai multe informații despre metode de calibrare a ceasului in timp real, consultați pagina
web: http://www.maxim -ic.com/appnotes.cfm/an_pk/3566)
Procesul de recalibra re pentru oscilatorul de cuarț este realizat datorită datelor primite de
senzorul de temperatură intern al RTC. Valoarea acestui senzor digital poate fi accesata de
Waspmote prin magistrala I2C, care poate citi temperatura plăcii oricând în intervalul de
temperatura cuprins între -40șC și +85șC cu o precizie de 0.25°C. Pentru mai multe informații
despre citirea valorii temperaturii plăcii de bază de microprocesorului, consultați secțiunea
“Sensors in Waspmote → Temperature”
Notă: RTC este alimentat de bat erie. Când placa de bază este conectată, RTC este
alimentat prin baterie, dar se ia în considerare faptul că în cazul în care bateria este scoasă,
atunci datele de timp nu vor fi păstrate. De aceea, preferabil să se utilizeze timpul RTC ca o
mărime „relati vă” și nu „absolută” (consultați Programming Guide pentru mai multe informații).
RTC este responsabil pentru pornirea Waspmote de la 2 moduri de consum redus: Deep
Sleep și Hibernate. Acest lucru face posibil ca Waspmote să utilizeze bateria sa doar pentr u a
alimenta RTC -ul in aceste moduri. RTC controlează și momentul când trebuie să pornească
Waspmote si sa efectueze o acțiune. Acest lucru permite un consum redus de 0.06μA în modul
Hibernate. Consultați secțiunile“Energy System” → Sleep mode and Deepslee p mode”.
Librăriile API pentru aceste module: WaspRTC.h, WaspRTC.cpp

22

3.6.9. LED-uri pe placa de bază

Figura 3.7. LED –urile cu informații vizuale pentru procesele din placa de bază
 Indicator LED de încărcare a bateriei
LED-ul roșu indică prezența bateriei c onectată în Waspmote; bateria se încarcă. Încărcarea
se poate face în două moduri: prin mini cablu USB sau prin panou solar conectat la Waspmote.
Odată ce bateria este încărcată complet, LED -ul se oprește automat.
 LED 0 – LED programabil
LED-ul indicator verde este conectat la microcontroler. Este programabil de către utilizator
prin cod. In plus LED -ul 0 indică atunci când Waspmote se resetează, clipind de fiecare data
când o se face această operațiune.
 LED 1 – LED programabil
LED-ul indicator roșu este c onectat la microcontroler. Este programabil de către utilizator
din codul program.
 Indicator LED de alimentare USB
LED-ul verde indică când Waspmote este conectat la un port compatibil USB pentru cazuri
de încărcare a bateriei sau pentru programare. Cân d LED -ul este aprins acesta indică dacă
cablul USB este conectat corect; când cablul USB este deconectat LED -ul se oprește automat.

23

Programare
LED0 și LED1 sunt programabile. Funcțiile pentru manipularea acestor LED – uri sunt:
Utils.setLED (LED_SELE CTED, LED_MODE), funcția Utils.getLED (LED_SELECTED ) și
funcția Utils.blinkLEDs ( ) . (consultați manualul API pentru mai multe informații despre aceste
funcții).
Celelalte două LED -uri sunt pornite si oprite automat in functie de functia lor.
{
Utils.setLE D(LED0, LED_ON);
Utils.setLED(LED1, LED_OFF);
Utils.blinkLEDS(1000);

24

CAP. 4. ARHITECTURA SISTEMULUI WASPMOTE
4.1. Concepte generale
Arhitectura Waspmote este bazată pe microcontroler -ul ATMEL ATmega 1281. Acest
microcontroler începe executarea codului binar d in bootloader, care este responsabil pentru
încărcarea în memorie a programelor compilate și librăriile in prealabil stocate in memoria
FLASH, astfel incit programul principal care a fost creat să poată începe în cele din urma sa
ruleze.
Când Waspmote est e conectat și începe rularea bootloader -ului, există un timp de
așteptare (62.5ms) înainte să înceapă prima instrucțiune. Acest timp de așteptare este utilizat
pentru a începe încărcarea și actualizarea noilor programe compilate. Dacă un nou program
este primit de la USB în același timp, acesta se va încărca în memoria FLASH (128KB)
înlocuind programele deja existente. Altfel, daca un nou program nu a fost primit, ultimul
program stocat in memorie va începe rularea.
Structura de coduri este împărțita în do uă parți de bază : setări și bucle . Ambele părți din
cod au comportament secvențial, executând instrucțiunile în ordinea stabilită.
Setarea este prima parte din cod, care rulează doar o singură dată când codul este
inițializat. In aceasta parte este recoman dat să se includă inițializarea modulelor care urmează a
fi folosite, precum și partea din cod care este importantă când Waspmote este pornit.
Partea numită buclă rulează continuu, formând o bucla infinită. Din cauza
comportamentului acestei parți de cod, se recomandă utilizarea de întreruperi pentru a realiza
acțiunile dispozitivului Waspmote.
O tehnică uzuală de programare permite sa salveze energie; aceasta fiind bazată pe
blocarea programului (fie păstrarea microcontroleru -lui în funcțiune sau stare d e consum redus
de energie pentru anumite cazuri particulare) până la apariția unor întreruperi asociate în
Waspmote, care arată declanșarea unui eveniment. In acest fel atunci când o întrerupere este
detectată, funcția asociată, care a fost stocată în pre alabil în vectorul de întrerupere, este
executată instantaneu.
Pentru a putea detecta apariția unei întreruperi în timpul execuției codului, o serie de
„flag-uri” au fost create și vor fi activate pentru a indica evenimentul care a generat întreruperea
(vezi capitolele „Întreruperi” și „Sistem de Energie”).

25

Figura 4.1. Exemplu se structura de program
Când Waspmote este resetat sau repornit din stări de consum redus, codul începe din
nou de la funcția setup și apoi la funcția buclă .
In mod implicit, valorile variabilelor declarate în cod și modificate în execuție se vor pierde
când are loc resetarea sau în cazul în care bateria este deconectată. Pentru stocarea
permanenta a valorilor, este necesară folosirea memoriei non -volatila EEPROM (4KB) a
micro controler -lui. Adresele EEPROM de la 0 la 1023 sunt utilizate de Waspmote pentru a salva
datele importante, astfel încât această zonă de memorie nu trebuie sa fie rescrisă.
Astfel,adresele de stocare disponibile sunt cele de la adresa 1024 la 4095. O alta opțiune este
să se folosească cardul SD de 2GB.
4.2. Timeri
Waspmote folosește un oscilator cu cuarț care funcționează la o frecvență de
14.7456 Mhz. In acest fel, la fiecare 125ns microcontrolerul rulează o instrucțiune de
cod la nivelul limbajului mașină. Tre buie luat în considerare că fiecare linie de cod C++
compilat de Waspmode include mai multe instrucțiuni în limbajul mașină.
Waspmote este un dispozitiv pregătit pentru a funcționa în orice condiții chiar și în
caz de zgomot sau poluare electromagnetică; d in acest motiv, pentru a asigura
comunicații stabile tot timpul, cu diferitele module conectate printr -o interfață UART
(Xbee, GPRS, USB), s -a admis o viteză de transmisie maximă de 115200 bps pentru
Xbee, GPRS si USB, și 4800 bps pentru GPS, realizând ast fel transmisia in siguranță a
datelor culese de senzori (în proporție de 100%.)

4.3. Watchdog
Microcontrolerul Atmega 1281 are un timer Watchdog intern îmbunătățit – WDT. WDT -ul
număra precis ciclurile de citire/scriere generate de un oscilator de 128KHz. WDT -ul generează

26
un semnal de întrerupere când numărătorul ajunge la valoarea prestabilită. Semnalul de
întrerupere poate fi folosit să pornească microcontrolerul din modul Sleep sau să genereze o
alarma internă când este în funcțiune, ceea ce este foarte uti l pentru dezvoltarea programelor ce
utilizează întreruperi de timp.
WDT -ul permite microcontrolerului sa iasă din modul Sleep (de consum redus) generând o
întrerupere. Din acest motiv, funcția de bază pentru acest ceas este alarma declanșată de un
contor d e timp asociată cu modul Sleep al microcontrolerului. Aceasta permite un control foarte
precis la intervale de timp foarte mici: 16ms, 32ms, 64ms, 128ms, 256ms, 500ms, 1s, 2s, 4s, 8s.
Pentru intervale mari de 8s (modul Deep Sleep) se folosește RTC -ul.
Mai multe informații despre întreruperile generate de timerul Watchdog se pot găsi in
capitolul Energie.
Librăriile API pentru aceste module sunt:WaspPWR.h, WaspPWR.cpp.
Toate informațiile despre programarea și operarea acestora se pot găsi în documentul:
„Energy and Power Programming Guide.”

4.4. RTC
Cum este menționat și în capitolul Hardware, Waspmote dispune de un ceas de timp real
(RTC) care funcționează la o frecvență de 32KHz (32.786Hz) pentru a permite setarea timpului
absolut.
In RTC pot fi programate alarme specificând ziua/ora/minutul/secunda. Aceasta permite
control total când se dorește înregistrarea unor valori și efectuarea acțiunilor corespunzătoare
pentru acestor valori (de exemplu declanșarea unor alarme când se depășesc anumite limite).
De as emenea, RTC -ul permite dispozitivului Waspmote să funcționeze în modurile de minim
consum de energie (modurile Deep Sleep si Hibernate) și să iasă din acestea la un moment
cerut.
RTC-ul permite microcontrolerului să iasă din modul de consum scăzut generând o
întrerupere. Din acest motiv, a fost asociat cu modurile Deep Sleep și Hibernate ale
microcontrolerului, făcând posibila trecerea microcontrolerului în modul Sleep, și ieșirea din
acesta activând alarma din RTC. Intervalele Sleep pot fi de la 8s, la min ute, ore sau chiar zile.
Mai multe informații despre întreruperile generate de RTC respectiv modurile Deep Sleep și
Hibernate pot fi găsite în capitolul Administrare Energie.

Librarii API asociate: WaspRTC.h, WaspRTC.cpp

27
4.5. INTRERUPERI
Întreruperile sunt semnale primite de microcontroler care indică că el trebuie să oprească
funcționarea și să gestioneze un eveniment care tocmai sa întâmplat și este semnalizat
Semnalul de întrerupere atenționează microcontroler -ul, care trece de la funcția de bază, aceea
de a urmări senzori la citirea tabelei de întreruperi. De asemenea, când senzorii ajung la o
valoare de prag (prestabilită) aceștia declanșează în același mod un semnal de întrerupere.

Figura 4.2. Sistemul de întreruperi pentru Waspmote
Waspmote este proiectat sa funcționeze cu două tipuri de întreruperi: Sincrone și
Asincrone.
Intreruperile sincrone
Acestea sunt declanșate de timere (cronometre). Acestea permit pornirea programului scris
pentru semnalul de întrerupere să fie apelat atunci când se înd eplinește condiția de timp . Sunt
două tipuri de alarme timer: periodice și relative.

 Alarmele periodice sunt cele la care ne -am specificat un anumit moment în
viitor, de exemplu: “ Alarma programată pentru fiecare a 4 zi din luna la ora
00:01 si 11 secund e ”, acestea sunt controlate de RTC.
 Alarmele relative sunt programate luându -se în considerare momentului
curent, ex: “Alarma programata pentru 5 minute si 10 secunde”, acestea
sunt controlate prin RTC și timerul intern Watchdog al microcontroler -lui.

Întreruperile asincrone
Acestea nu sunt programate, deci nu se știe când vor fi declanșate. Tipuri de întreruperi
asincrone:
 Senzori: plăcile de senzori pot fi programate, deci o alarmă este declanșată

28
când un senzor atinge un anumit prag.
 Accelerometrul: Accelerometrul este construit in Waspmote poate fi
programat astfel încât anumite evenimente cum ar fi o cădere sau de
schimbare a direcției generează o întrerupere.
 Modulul XBee (Numai pentru protocol Digimesh): Protocolul Digimesh
permite Xbee să seteze modurile de tip Sleep ciclice, care pot întrerupe
Waspmote de fiecare dată când modulul pornește (iese din starea Sleep).
Acest lucru permite sa funcționeze în stare de Sleep periodic.
Toate întreruperile, atât cele sincrone cât și cele asincrone pot scoat e Waspmote de la
starea de repaus (Sleep) sau din modul Deep Sleep. Totuși doar întreruperile sincrone de RTC
sunt capabile sa pornească modului din modul Hibernare.
Modul Hibernare deconectează total Waspmote de la baterie, lăsând doar alimentat circuitu l
RTC pentru a porni Waspmote când se ajunge la condiția de declanșare a alarmei (timerul care
este controlat de RTC). Din cauza acestei deconectări, în cazul în care RTC generează alarma
corespunzătoare, Waspmote este reconectat la baterie și codul porne ște din nou de la
programul de configurare. Modul de a detecta dacă o repornire din modulul Hibernare sa
întâmplat este de a verifica daca flagul (semnalizatorul) corespunzător semnalului de întrerupere
a fost activat. Activarea acestui flag (semnalizator) se întâmpla atunci când functia ifHibernate()
a fost apelată, moment trebuie să se facă la începutul părții de configurare a programului. In
acest fel atunci când Waspmote pornește, se testează dacă este o pornire normală sau dacă
este repornire dintr -un mod de Hibernare.

4.6. Energy System
4.6.1. Concept e
Waspmote are 4 moduri de funcționare.
 ON: Modul normal de operare. Consumul în aceasta stare este 15mA;
 Sleep : Programul principal este întrerupt; microcontroler -ul trece într -o stare
latentă, de la care acesta poa te fi repornit de întreruperile asincrone și de
întreruperea sincronă generată de Watchdog. Durata de timp
corespunzătoare acestei stări este de la 32ms la 8s. Consumul de curent în
această stare este 55μA.
 Deep Sleep : Programul principal este întrerupt; m icrocontroler -ul trece într -o
stare latentă de la care acesta poate fi repornit de întreruperile asincrone și
de întreruperea sincronă generată de către RTC. Durata de timp
corespunzătoare acestei stări este de la secunde la minute, ore, zile.
Consumul in aceasta stare este 55μA.
 Hibernate : Programul principal este întrerupt; microcontroler -ul și toate
modulele Waspmote sunt complet deconectate. Singura cale de a reactiva
aparatul este prin alarma programată anterior în RTC (întreruperea sincronă).
Interva lul acestui ciclu poate fi de la secunde la minute, ore, zile. Aproape
toate dispozitivele și senzorii sunt total deconectate de la baterie, doar RTC

29
este alimentat prin baterie, de la care acesta consumă doar 0.06μA.

Consum Micro Durata stare Interuperi Acceptate
ON 15mA ON – Sincrone și Asincrone
Sleep 55μA ON 32ms – min/ore/zile Sincrone (Watchdog) și Asincrone
Asynchronous Deep Sleep 55μA ON 1s –min/ore/zile Sincrone (RTC) și Asincrone
Hibernate 0.06μA OFF 1s – min/ore/zile Sincrone (RTC)

Pe de alta parte, fiecare modul ar putea avea pana la 4 moduri de operare.
 ON: Modul normal de operare .
 Sleep: In acest mod câteva funcții de modul sunt oprite și trecute la utilizarea
asincronă, ghidată în mod normal de evenimente. Aceste funcții sunt diferite
în fiecare modul și sunt specifice pentru fiecare dintre ele (programate de
către producător).
 Hibernate: In acest mod toate funcțiile modulelor sunt oprite și trecute la
utilizarea asincron, ghidate în mod normal de evenimente. Acestea operează
diferit î n fiecare modul și este specific pentru fiecare dintre ele (programate
de către producător).
 OFF: Prin utilizarea comutatoarelor digitale controlate de către
microcontroler, modulul este complet oprit. Acest mod a fost implementat de
către Libelium ca un nivel independent de controlul energiei, în care se poate
reduce consumul la minim (~0μA) fără a recurge la tehnicile puse în aplicare
de către producători componentelor.
Biblioteci API legate de WaspPWR.h, WaspPWR.cpp
Notă : Modul sleep pentru Xbee nu este o caracteristica utilă, întrucât acțiunea normală
este de a trece Xbee în modul OFF după terminarea transmisiei. In cazul în care
utilizatorul pune Xbee în modul sleep și de asemenea comuta Waspmote la modul Sleep
sau Deep Sleep, iar in cazul în care card ul SD este conectat, va exista un consum excesiv
de energie 220 μA sau mai mult (în loc de 110μA). Acest lucru se datorează puterii
parazite . Pentru a reduce consumul, utilizatorul ar trebuie să nu utilizeze modul sleep
pentru Xbee. O alta soluție este de a apela sleep() sau deepsleep() cu parametri
ALL_OFF sau SOCKET0_OFF.
4.6.2. Modul Sleep
Programul principal este întrerupt, microcontroler -ul trece la o stare latentă, de la
care acesta poate fi repornit de către întreruperile asincrone și de către întrerupere a
sincronă generată de Watchdog. Când Watchdog Timer este configurat, durata
intervalului pentru aceasta stare este de la 16ms la 8s. Consumul în aceasta stare este
55μA.

30
In acest mod microcontroler -ul oprește execuția programului principal. Stiva
programu lui în care sunt stocate toate variabilele si valorile citite,se memorează, astfel
încât atunci când Waspmote revine la modul ON, următoarea instrucțiune este
executată și valorile variabilelor sunt păstrate.

Figura 4.3. Trecerea Waspmote din starea Normală în starea Sleep
Următorul exemplu ar fi setarea Waspmote în modul Sleep pentru 32ms.
Microprocesorul ar fi în starea de consum minim așteptând întreruperea sincrona de la
Watchdog.
{
PWR.sleep(WTD_32MS, ALL_OFF);
}
4.6.3. Modul Deep Sleep
Programul prin cipal este întrerupt, microcontroler -ul trece într -o stare latenta de la care
acesta poate fi repornit de către toate întreruperile asincrone și de către întreruperea sincrona
lansata de RTC. Intervalul acestui ciclu poate merge de la secunde la minute, or e, zile. Consumul
in aceasta stare este: 55μA.
In acest mod microcontroler -ul întrerupe execuția programului principal. Stiva de program
unde toate variabilele si valorile citite sunt memorate și se păstrează valoarea lor, astfel încât

31
atunci când Waspmote revine la modul ON, următoarea instrucțiune este executată și valorile
variabilelor sunt menținute.

Figura 4.4. Trecerea Waspmote din starea Normală în starea Deep Sleep
4.6.4. Modul Hibernate
Programul principal este întrerupt, microcontroler -ul și toate mo dulele Waspmote
sunt complet deconectate. Singurul mod de a reactiva aparatul este prin alarma
programată anterior în RTC (întrerupere sincronă). Intervalul pentru acest ciclu poate
merge de la secunde la minute, ore sau zile. Aproape toate dispozitivele s unt
deconectate de la baterie: doar RTC este alimentat prin baterie, de la care acesta
consumă 0.06μA.
In acest mod microcontroler -ul NU stochează nici o valoare de variabile sau de la
stiva de program. La ieșirea din starea Hibernate microcontroler -ul est e resetat, atât
rutinele de setare și bucle sunt executate ca și în cazul în care comutatorul principal a
fost pornit .

32

Figura 4.5. Trecerea Waspmote din starea Normală în starea deHibernare
Modul Hibernate necesită oprirea corectă a comutatorului de tr ecere în modul de
hibernare. Pentru ca aceasta secvență de oprire sa fie executată corect este necesar
urmărirea etapelor următoare atunci când se executa programul prima data dupa
incărcarea sa în Waspmote.
1. Conectați bateria
2. Comutați Waspmote on.
3. Aștepta ți ca ledul roșu sa lumineze și închideți “Hibernate switch” în timp ce ledul
roșu este on.
4. Odată ce “Hibernate switch” este off, ledul verde trebuie sa clipească pentru a indica
că programul este în execuție.
Următorul exemplu ar trebui sa seteze dispozit ivul Waspmote în modul Hibernate
pentru 2 zile, 1 oră și 30 de minute. Microcontroler -ul ar trebui sa fie trecut în modul
Hibernare așteptând RTC pentru a porni aparatul din nou cu o întrerupere sincronă.
PWR.hibernate(“02:01:30:00”, RTC_OFFSET, RTC_ALM1_M ODE2);
Nota: când comutatorul hibernare este off. Alarmele RTC trebuie folosite numai
pentru a stabili repornirea din modul hibernare. Vezi mai multe detalii in Ghidurile de
Programare pentru RTC.
Biblioteci API atasate: WaspPWR.h, WaspPWR.cpp
Toate inform ațiile despre programarea și moduri de operații sleep pot fi găsite în
documentul: Energy and Power Programming Guide.

33

CAP. 5. SENZORI
5.1. Senzori in Waspmote
5.1.1. Temperatura
Waspmote RTC (DS3231SN de la Maxim) are integrat un senzor de temperatura
intern care se folosește pentru a se recalibra.
Waspmote poate accesa valoarea acestui senzor prin intermediul bus -ului I2C .

Figura 5.1. Senzorul De Temperatura din Waspmote
Citirea temperaturi:
{
RTC.getTemperature();
}
Senzorul este prezentat in format 10 -bit complement față doi și are o precizie de
0.25ș C. Domeniul de temperatura măsurată este cuprins între [ -40șC si +85șC].
Așa cum sa precizat anterior, senzorul este pregătit pentru a măsura temperatura
de pe placă și se poate compensa astfel oscilațiile di n cristal de cuarț. Deoarece este un
senzor construit in RTC, pentru orice aplicație care necesita un senzor de temperatură,
acestea trebuie sa fie legate la intrările analogice și intrările digitale la microcontroler,
așa cum s -a procedat în cazul plăcilo r de senzori proiectate de Libelium.

Mai multa informații despre RTC pot fi găsite în capitolele “Hardware” și “Energy
System”.

34
Bibliotecile API aferente sunt: WaspRTC.h, WaspRTC.cpp
5.1.2. Accelerometru
Waspmote are integrat un senzor de accelerație LIS3331LD H STMicroelectronics
care informează dispozitivul de variații de accelerație pe fiecare dintre cele 3 axe
(X,Y,Z).
Integrarea acestui senzor permite măsurarea accelerației pe 3 axe (X,Y,Z), stabilind
4 feluri de evenimente: Cădere liberă, inertial wake up, mișcări 6D și poziționare 6D,
care sunt explicate în Ghidul de Programare a Intreruperilor.

Figura 5.1. Accelerometrul Integrat din Waspmote
LIS331DLH are game dinamice selectabile complet de utilizator de ±2g/±4g/±8g și
este capabil să măsoare acce lerații și să le transmită microcontrolerului cu o frecvență
de la 0.5 Hz la 1 kHz.
Dispozitivul dispune de moduri de operare ultra low -power care permit facilități
avansate de economisire a energiei și smart sleep precum și funcții de repornire (wake –
up).
Accelerometrul are 7 moduri de putere, astfel încât rata de transfer pentru datele
citite de senzor ul (ODR) va depinde de modul de alimentare selectat. Modurile de
alimentarea si ratele de transfer pentru date de ieșire sunt prezente în tabelul de mai
jos:

35
Power mode ratele de transfer pentru date (Hz)
Power down –
Normal mode 1000
Low-pow er 1 0,5
Low-pow er 2 1
Low-pow er 3 2
Low-pow er 4 5
Low-pow er 5 10

Figura 5.3. Axele Accelerometrului din Waspmote
Acest accelerometru are o posibilita tea de auto -testare care permite utilizatorului sa
verifice funcționarea senzorului în aplicația finală. Temperatura operaționala este între –
40șC și +85șC.
Accelerometrul comunică cu microcontroler -ul prin interfața I2C. Pini utilizați pentru
aceasta comu nicare sunt pinul SCL și pinul SDA, precum și un alt pin INT pentru a
genera întreruperile.
Accelerometrul are 4 tipuri de evenimente care pot genera o întrerupere: cădere
liberă, inertial wake up, mișcări 6D și poziționări 6D.
Aceste praguri și orele sunt stabilite în fișierul WaspACC.h file.
Pentru a afișa ușurința de programare, un exemplu de cod care citește valorile
accelerometrului este inclus mai jos:
{
ACC.ON();
ACC.getX();
ACC.getY();
ACC.getZ();
}
In figurile de mai jos pe prezintă posibilele util izări ale accelerometrului:

36
Rotație și Răsucire

Vibrație

Accelerație

37
Cădere liberă

Căderea obiectelor în care este instalat dispozitivul

Coliziune

38

Mai multe informații despre întreruperile generate de către accelerometru pot fi
găsite în capi tolul “Întreruperi” și în Interruptions Programming Guide.
Bibliotecile API asociate: WaspACC.h, WaspACC.cpp
5.1.3. Integr area de noi senzori
Waspmote este proiectat pentru a realiza o integrare ușoară a senzorilor, atât de
intrare (senzorii) cât și de ieșire (a ctuatorii) care permit extinderea aplicațiilor posibile
pentru aceste dispozitive. Acestea sunt conectate la placă prin conectori cu pini 2×12 și
1×12 , care permit utilizarea a 16 semnale digitale de intrare/ieșire, din care 7 pot fi
utilizate ca intrări analogice și 1 ca semnal de ieșire PWM(Pulse Width Modulation),
precum și o linie de masă și tensiunile 3.3V si 5V, două conexiuni selectabile intrări și
ieșiri la interfața seriala (UART), conectarea la cele două linii de (I2C) SCL și SDA Inter –
Integrated Circuit bus, și conectarea la întreruperi de nivel înalt sau de nivel scăzut.
Cele două linii de tensiune de pe placa de bază permit utilizarea unui curent de
pana la 200mA și valoarea sa poate fi programată utilizând funcțiile incluse în biblioteca
WaspP WR, descrise in anexele WaspPWR.h și WaspPWR.cpp.
Valorile tensiuni de intrare și de ieșire de pentru ambii pini digitali și analogici vor fi
intre 0 si 3.3V, zero logic ('0') cu valori mai mici de 0.5V si unu logic ('1') cu valori mai
mari de 2.30V. Pentr u a citi semnalele analogice, microprocesor -ul are un convertor
analog -digital de 10 -biti care permite o rezoluție de 3mV. Waspmote de asemenea, are
un pin de ieșire PWM de 8 -biti rezoluție pentru generarea de semnale analogice.
Informația despre bibliote cile si instrucțiunile utilizate pentru citirea si scrierea a acestor
pini poate fi găsita în manualul API.
Waspmote include și 2 pini pentru întreruperi, unul de nivel scăzut (TXD1) și unul de
nivel înalt (RXD1) , care oferă o alternativă pentru citire a senzorilor, permițând
microcontrolerului a fi “repornit'' din stările de consum redus când au loc
evenimente(cum ar fi depășirea unui anumit prag într -un comparator) care generează o

39
schimbare într -un semnal digital conectat la unul dintre pinii de mai su s, facilitând citirea
senzorilor doar în momentele când are loc un eveniment important.
Aceasta opțiune este recomandată în mod special pentru senzorii cu consum redus
care pot rămâne activi pentru perioade lungi de timp. Citirea periodică( activarea
senzo rului și citirea periodică) este recomandată pentru cei care pe lângă consumul mai
mare, nu necesită monitorizare care se semnalizează cu generarea unui semnal de
alarma. Întreruperile pot fi gestionate cu ajutorul funcțiilor și a vectori de avertizare
definite în biblioteca Winterruptions, fișierul Winterruptions.c.
Citirea Senzoriilor poate genera trei tipuri de acțiuni: stocarea datelor colectate (pe
cardul SD), transmisia wireless a datelor (folosind un semnal radio prin modulul
Xbee/Lora sau prin rețe aua de comunicații mobile utilizând modulul GRPS) sau
activarea automată direct de către semnalele de ieșire a microcontrolerului a unui
dispozitiv de acționare (comutator sau releu).

40

CAP.6. ORAȘE INTELIGENTE ( Smart Cities )
6.1. Descriere generală
Platforma Waspmo te Plug & Sense! este proiectată pentru implementarea rapida cu
ajutorul senzorilor inteligenți a aplicatiilor de tip Smart, oferind dispozitive care sunt pre –
configurate sa creeze servicii dedicate. Sondele de senzor pot fi adaugate la dispozitiv
sau înlocuite fara sa fie nevoie de dezinstalare, pastrand costurile reduse.
Sensibilitatea ridicată este adecvata pentru utilizarea în interior și exterior;
capacitatea in timp real de a monitoriza raspunsul face ca Libelium’s Smart CITY , sa fie
o solutie atractiva pentru utilizarea in orasele inteligente , cladiri si sisteme de securitate
inteligente . Principalele aplicații ale modulului Waspmote Plug & S ense – Smart City
sunt: monitorzarea în timp real pe străzile unui oraș al nivelurilor acustice (zgomo tul),
calitatății aerului, gestionarea deșeurilor, iluminat inteligent, etc.

Figura 6.1 Modulul Smart Cities Waspmote Plug & sens e
Acest modul este dedicate pentru o mare varietate de scenarii care au nevoie nu
doar de monitorizare a temperaturii,umidita tii si luminozitatii, de ex. pentru detectarea
deschiderii neasteptate a unui container. Un senzor de lumina poate fi plasat într -un
container pentru a determina cand acesta a fost deschis. Waspmote poate fi programat
sa recunoasca orelor de program estima te si sa verifice daca timpul deschiderii
corespunde cu inspectiile regulate si dupa caz genereaza alerte de GPRS / 3G atunci
cand timpul este estimat gresit. Toate dispozitivele Waspmote incorporeaza un RTC

41
(real time clock), care permite inregistrarea co recta a datei și orei, si a tuturor
evenimentelor care au loc.
Tab.6.1. Gama de senzori aferenti modulului Smart City și maniera de amplasare
Poziție/Soclu
Senzori Senzori pentu fiecăre soclu de pe modul
Paramentrii Referințe -cod senzor

A Temperatură 9203
Temperatură sol 86949*
UltraSonic (măsurarea distanței ) 9246
B Umiditate 9204
UltraSonic (măsurarea distanței ) 9246
C Luminozitate 9205
D Senzor pentru zgomot 9259
E Senzor pentru praf 9320
F Deplasare liniară 9319

42

Figur a 6.2.Senzor UltraSonic
După cum se observă în figura. 6.2, datorită sondei directionabile, sonda senzorului
Ultrasunet poate fi plasată în diferite poziții. Senzorul poate fi poziționat direct în punctul
unde vrem să efectuăam măsurătorile.
6.2. Senzorul de Temper atură
Specificațiile senzorului (MCP9700A) :
Domeniul de măsură : [-40șC,+125șC];
Tensiunea de ieșire : (0șC) : 500mV;
Sensibilitate : 10 mV/șC;
Acuratețe : ±2șC (domeniul : 0șC ~ + 70șC),
±4șC (domeniul : -40șC ~ + 125șC);
Tensiunea de alimentare : 2.3 ~ 5.5 V;
Timpul de răspuns : 1.65 secunde (63 %
răspunde de la 30ș C la 125șC);
Consum tipic : 6
A;
Consum maxim : 12
A

Figur a6.3. Senzor de temperatur a

43

Figur a 6.4. Graficul tensiunii de ieșire a senzorului MCP9700A
MCP9700A este un senzor analogic care convertește o valoare a temperaturii într -o
tensiune analogică proporțională . Tensiunea de ieșire este între 100mV ( -40 ° C ) și
1.75V( 125 ° C ) .

6.3. Senzor pentru temperatura solului (DS18B20)

Specificațiile senzorului( DS18B20)

Domeniul de măsură : [-55șC,+125șC];
Tensiunea de ieșire : (0șC) : 500mV;
Rezoluție : 12 biti (0.0625 șC);
Acuratețe : ±0.5șC (domeniul : -10 șC ~ +
85șC);
Tensiunea de alimentare : 3.0 ~ 5.5 V;
Timpul de răspuns : 1.65 secunde (63 %
răspunde de la 30ș C la 125șC);
Consum tipic : 1 mA;
Timp de conversie: 750ms

Figur a 6.5. Senzor pentru temperatura solului

44
DS18B20 este un senzor digital de temperatură , care oferă o măsurare precisă și o
rezoluție înaltă ( de până la 0.065șC ). Acesta a fost încapsula t într -un sigiliu de plastic
pentru izolarea de umiditate , permițând astfel să se folosească în medii umede , atâta
pentru măsurarea temperaturii în sol cât și pentru lichide.
6.4. Senzorul Ultrasonic

Specificațiile senzorului( XL-MaxSonar®-WRA1™ )

Frecvenț a de funcționare : 42kHz;
Distanța maximă de detecție : 765 cm;
Distanța maximă de detecție (ieșire
analogică ):600cm(alimentat la 3.3V) –
700cm(alimentat la 5V);
Sensibilitate (ieșire analogică) : 3.2mV/cm
(alimentat la 3.3V) – 4.9mV/cm (alimentat la 5V);
Tensiunea de alimentare : 3.3 ~ 5.5 V;
Consumul (media) : 2.1mA (alimentat la 3.3V) –
3.2mA (alimentat la 5V);
Consumul ( vârf ) : 50mA (alimentat la 3.3V) –
100mA (alimentat la 5V);
Utilizare : interior și exterior.

Figur a 6.6. Senzorul Ultrasonic

Figura 6.7. Dimensiunile senzorului ultrasonic

45
Acest senzor poate fi alimentat de la 3.3V la 5V . Senzorul XL – MaxSonar® – WRA1
™ este dotat cu o carcasă IP – 67 , astfel încât să poată fi utilizat în aplicațiile în aer liber
, cum ar fi monitorizarea nive lului de lichid în rezervoare de stocare .
În figura. 6.8 se poate vedea o diagramă a domeniului de detectare senzorilor
folosind diferite modele de detectare ( un diblu cu diametru de 0.63cm pentru schema A,
un diblu cu diametrul 2,54 cm pentru schema B , o tijă cu diametrul 8.25cm pentru
schema C și un bord de 28cm pentru schema D ) :

Figur a 6.8. Schemele A,B,C,D pentru senzorul Ultrasonic
Senzorii MaxSonar® din MaxBotix ieșiri -o tensiune proporțională cu distanța până la obiectul
detectat. Această tensiune poate fi citit prin analog de intrare analogică 4, în timp ce dată
DIGITAL2 pot fi folosite pentr u a activa sau dezactiva alimentarea senzorului .
În figura următoare se poate vedea o aplicație practică pentru senzorii cu ultrasunete.

46

Niveluri le de gunoi din pubele pot fi controlate pentru a se asigura un sistem eficient de
colectare a deșeurilor.

Mai jos un exemplu de cod pentru a măsura cantitatea de deșeuri folosind unul dintre
senzorii cu ultrasunete (XL -MaxSonar® -WRA1) :
{
SensorCities.O N ();
SensorCities.setSensorMode (SENS_ON, SENS_CITIES_ULTRASOUND_3V3);
delay (2000);
float valoare distanță;
Valoarea distanta = Senzor Cities.readValue (SENS_CITIES_ULTRASOUND_3V3,
SENS_US_WRA1);
}

Puteți găsi un cod complet exemplu pentru ci tirea umiditatea în link -ul următor:
http://www.libelium.com/development/waspmote/examples/sc -8-ultrasound -sensor -reading

47
6.5. Senzor pentru umiditate

Specificațiile senzorului( 808H5V5 ):
Domeniul de măsură : 0 ~ 100 %RH;
Semnal de ieșire : (25șC) : 0.8 ~ 3.9V;
Acuratețe <±4%RH (at 25șC, domeniul 30 ~
80%), <±6%RH domeniul 0 ~ 100);
Tensiunea de alimentare : 5VDC ±5%;
Temperatura de operare : -40 ~ + 85 ° C;
Timpul de răspuns : <15 secunde ;
Consum tipic : 0.38 mA;
Consum maxim : 0.5 mA

Figur a 6.9. Senzor pentru umiditate

Figur a 6.10 . Curba caracteristică a senzorului de umiditate
Acesta este un senzor analogic care furnizează o tensiune de ieșire proporțională cu
umiditatea relativă din atmosferă .

48
6.6. Senzorul de lumină

Specificațiile senzorului(LDR)
Rezistența în întuneric : 20MΩ;
Rezistența la lumină ( 10lux ) : 5 ~ 20kΩ;
Domeniu spectral : 400 ~ 700nm;
Temperatura de operare : -30 ° C ~ + 75 ° C.

Figur a 6.11 . Senzorul de lumină

Acesta este un senzor rezistiv , conductivitatea acestuia variază în funcție de intensitatea
luminii. Domeniul spectral măsurabil ( 400nm – 700nm ) coincide cu spectrul vizibil uman
astfel încât acesta poate fi utili zat pentru a detecta lumina / întuneric în același mod în care
un ochiul uman ar detecta .

6.7. Senzor pentru zgomot

Senzorul de zgomot poate fi o soluție pentru monitorizarea zgomotului ambiental, este un
microfon omnidirectional cu un răspuns aproape plat, în întreaga gamă de frecvențe
corespunzătoare auzului uman, între 20 Hz și 20 kHz. Este necesar un circuit pentru a filtra
semnalul pentru ao adapta la scara A decibel și de ieșire o tensiune continuă care poate fi
citit de la procesor paiul (de la analog ic de intrare dată ANALOG 6) a fost introdus. Când
vândut împreună cu un microfon, placa urbane inteligente este furnizat calibrat prin Libelium
să se întoarcă o ieșire în intervalul dintre 50 dBA și 100 dBA, cu o precizie de ± 2.5dBA.
Datele de calibrare asociate citirea microfon este stocată în EEPROM microcontrolerului,
între 164 și 185. adrese Fiți foarte atenți să nu suprascrie acest pozitie de memorie sau ar
putea duce la o eroare ireparabilă când citiți acest senzor.
Notă: Din cauza acestui proces de calibrare necesar, utilizatorul trebuie să achiziționeze
întotdeauna orice senzor zgomot cu Waspmote și urbane inteligente consiliului său
corespunzător.
O pondere de măsurători audio este o curbă de compensare, care este folosit pentru a se
potrivi măsur area presiunii acustice în răspuns ureche în funcție de frecvența, si este cel mai
comun standard pentru măsurarea zgomotului. Mai jos se poate vedea un tabel de presiune
a zgomotului generat de diferite surse din dBA.
Tensiunea de alimentare a microfonulu i și electronice sale pot fi pornit sau oprit cu un
întrerupător stare solidă controlate de procesor mamei de PIN -ul de ieșire DIGITAL.
Specificațiile senzorului( POM -2735P -R)

49
Sensibilitate : -35 ± 4dB;
Impedanța : < 2.2kΩ;
Directivitate : omnidirecțională ;
Frecvența : 20 Hz ~ 20 kHz;
Tensiunea de alimentare : + 3V ( standard ) , +
10V ( maximă );
Consum maxim de curent : 0.5mA;
Sensibilitate scazută : 3dB la 1.5V;
Nivel maxim de presiune acustică : aproximativ
114.5 ± 10dBSPL ;
Raport S / N : 60dB;
Nivel de zgomot : 26 +/ – 1 dBA;
Domeniul de măsură : 50dBA ~ 100dbA

Figur a 6.12 . Senzor pentru zgomot

Senzorul pentru monitorizarea zgomotului ambiental, este un microfon
omnidirectional cu un răspuns aproape slab , în întreag domeniu de frecvențe al auzulu i
uman , între 20 Hz și 20 kHz . Datele de calibrare asociate cu citirea datelor microfonului
sunt stocate în memoria EEPROM al microcontrolerului, între adresele 164 și 185. În
tabelul următor putem vizualiza zgomotul generat de diferite surse în dBA .

Sunet dBA
Prag de audiție 0
Cameră liniștită 30
Conversație normală 60~70
Trafic intens 90
Pragul durerii 130
Motor turboreactor 140

50

Mai jos un cod pentru a măsura senzorului este indicat:
{
SensorCities.ON ();
SensorCities.setSensorMode (S ENS_ON, SENS ORASE AUDIO);
delay (100);
float audio_value;
audio_value = SensorCities.readValue (SENS CITIES_AUDIO);
}

Puteți găsi un cod complet exemplu pentru citirea microfonul în link -ul următor:
http://www.libelium.com/development/waspmote/examples/sc -9-audio -sensor -reading

51

Figur a 6.13 . Răspunsul în frecvență al senzorului pentru zgomot
6.8. Senzor pentru praf

Specificațiile senzorului( GP2Y1010AU0F )
Tensiune a de alimentare : -0.3V ~ 7V ;
Sensibilitate :Tipică : 0.5V / ( 0,1 mg / m3 )
,Minimă: 0.35V / ( 0,1 mg / m3 ),Maximă:
0.65V / ( 0,1 mg / m3 );
Tensiune de ieșire fără praf : Tipică : 0.9V ,
Minim ă: 0V , M axim ă: 1.5V ;
Tensiune de ieșire : 3.4V;
Temperatura de funcționare : -10șC ~ + 65șC ;
Consumul de curent : tipic : 11mA , maxim:
20mA ;
LED-uri Pulse Cycle: 10 ± 1 ms ;
LED-uri durată a impulsului : 0,32 ± 0.02ms;
LED Tensiune de alimentare : 5 ± 0.5V

Figura 6.14. Senzor pentru praf

Senzorul pentru praf e ste un senzor optic al cărui principiu de funcționare se
bazează pe detectarea luminii infraroșii emise de o diodă iLED, reflectată de particulele
de praf și capturat cu ajutorul unui fototranzistor. Dioda LED trebuie să fie alimentată cu
un semnal de impu lsuri de 0.32ms lățime și o perioadă de 10ms, generate automat de
placa de bază atunci când senzorul este pornit, ieșirea fiind unui semnal de impulsuri de

52
aceleași caracteristici de timp ale căror amplitudine este proporțională cu densitatea de
praf de me diu (a se vedea graficul din figura de mai jos). Pentru a citi acest semnal a
fost adăugat un circuit de demodulare care extrage pachetul trenului de impulsuri la ale
cărei rezultate ieșire o tensiune analogică într -un interval între 0V și 3V aproximativ c are
poate fi citit la una dintre intrările analogice ale paiul (ANALOG1) . Tensiunea de
alimentare este controlată printr -un comutator activat cu semnalul pinului DIGITAL2

Figura 6.15 . Curba caracteristică a senzorului de praf
Un exemplu tipic de aplicaț ie este prezentat în figura de mai jos și presupune
măsurarea particulelor de praf din orașe

53

Aplicație practică: un exemplu de cod pentru citirea senzorului și transformarea tensiun i
măsurată într -o valoare corespunzătoare densit ății de particule utilizâ nd bibliotecile interfeței
Smart City :

{
SensorCities.ON ();
SensorCities.setSensorMode (SENS_ON, SENS_CITIES_DUST);
delay (2000);
float dust_value;
dust_value = Senzor Cities.readValue (SENS ORASE praf);
}

Puteți găsi un exemplu de cod complet pentr u citirea senzorului de praf în link -ul următor:
http://www.libelium.com/development/waspmote/examples/sc -4-dust -sensor -reading

Particulele de p raf, mizerie sau polen pot fi acumulate în interiorul structurii senzor ului de
praf, mai ales atunci când senzorul se află poziționat aproape de surse solide de particule:
parcuri, lucrări de construcții sau deșeuri. De aceea, ar fi recomandat pentru a efectua
curațirea se nzorului deoarece fanta în care sunt se citește densitatea poate fi afectată de
condițiile de mediu și de timpul de funcționare. Construcția senzorului face necesară
instalarea senzorului cu atenție raportat la condițiile meteorologice.

54
6.9. Senzorul de deplasare liniară

Specificațiile senzorului( SLS095 )
Mișcare maximă : 10mm;
Rezistență Senzor : 400Ω ;
Liniaritatea : ± 0,5 % ;
Rezoluție : 10 u m ( impusă de conversia
analog -digital ) ;
Tensiune de alimentare : + 8.9V ;
Puterea consumată ( 20 ° C ) : 0,2 W;
Temperatura de operare : -30 ° C ~ 100ăC

Figur a 6.16. Senzorul de deplasare liniară

. SLS095 Senzorul de deplasare liniară produs de Penny+Giles este un potențiometru, al
carui cursor se miscă împreună cu un ax ghidat de c orpul senzorului. Fixarea amb elor capete
ale potențiometru lui la marginile fisuri permit măsura rea lățim ii prin citirea tensiun i cursorului .
Pentru aceasta, senzorul a fost realizat sub forma unui divizor de tensiune, cu unul dintre
contacte alimentat de la o sursă de 3V, celălalt cap ăt conectat la masa analogică și cursorul
conectat la intrare a analogică 7 (ANALOG 7 ) a convertorului analog -digital de Waspmote,
care permite o rezolutie aproximativ de 11μm. Tensiunea de alimentare vine de la un
comutator controlat de pinul DIGITAL1

Figura : Examplu de utilizare a senzorului de deplasare liniară la masurarea fisurilor dintr -o cladire

55

Figura : Examplu de utilizare a senzorului de deplasare liniară la masurarea deplasării liniare a unui pod.

Figura : Examplu de utilizare a senzorul ui de deplasare liniară la măsurarea vibrațiilor unui pod.La masurarea vibrațiilor se combină
senzorul de deplasare liniară cu informațiile pimite de la acelerometru.

Mai jos este un un exemplu de cod pentru utilizarea senzorului și transformarea tensiun ii
măsurată în micrometri folosind bibliotecile producătorului :

{

56
SensorCities.ON ();
SensorCities.setSensorMode (SENS_ON, SENS CITIES_LD);
delay (100);
float ld_value;
ld_value = Senzor Cities.readValue (SENS CITIES_LD);
}

57
CAP.7. CONFIGURAREA SI PR OGRAMAREA MODULULUI
LIBELIUM Plug&Sense
Waspmote Plug & Sense! Poate fi programat cu ajutorul mediului de dezvoltare
integrat al Libelium (IDE). Generatorul de cod integrat in mediul IDE mentionat este
capabil sa genereze secvente de cod specific aplicatie i date.
7.1. Generatorul de cod “Code Generator”
Pentru a face mai usor inceputul cu Waspmote Plug & Sense!. Libelium ofera un
generator de cod (fig. 7.1.) petru a facilita primii pasi de dezvoltare. Acest generator de
cod este disponibil si accesibil on -line la sectiunea de dezvoltare pe site -ul web al
Libelium.

Figura.7.1. Interfata utilizator pentru generatorul de cod
Folosind acest instrument, utilizatorul poate obține coduri pe deplin funcționale
pentru toate modelele Waspmote Plug & Sense! . Principa lele părți ale acestui
instrument online și procdura de a obține un cod complet funcțional sunt descrise mai
jos:

Pasul 1: Selectati modulul corespunzator
Intotdeauna sa fie sigur ca ati ales modulul corect. In caz contrar unele piese interne
ar putea f i deteriorate daca incercati sa incarcati un cod pentru un modul
necorespunzator.

58

Figura.7.2. Selectia modulului dorit (ex. Smart City din campul 1).
Pasul 2: Selectati senzorii conectati la fiecare soclu
Asigurați -vă că ați selectat senzorii în fiecare soclu în același mod ca și când vă
conectați fizic sondele senzor de Waspmote Plug & Sense !.

Figura.7.3. Selectia senzorului dorit (de ex. Luminosity din campul 3)
Pasul 3 : Selectati rata de esantionare
Timpul trebuie sa fie specificat in secunde.

59

Figura 7.4. Setarea ratei de esantionare (de ex. 5s/masura din campul 2)
Pasul 4 : Selectati daca doriti trimiterea informatiilor absolute de timp (generate de
RTC), informatii de la accelerometru sau GPS (da că este conec tat)

Figura 7.5. Selectati daca doriti trimiterea informatiilor absolute de timp (generate de RTC), informatii de la
accelerometru sau GPS (da că este conec tat)

Pasul 5 : Selectati modul de comunicare
Asigurați -vă că ați introdus in câmpul nodeID numarul de identificare MAC al
modulului Waspmote Plug & Sense !. (se afla inscriptionat pe o eticheta) sau poate fi
interogat prin software. Este important sa notati acest nod pentru a putea fi identificate
datele trimise la concentrator.

60

Figura 7.6. Alegerea modului de comunicare (de ex.local USB din campul 4)

7.2. Continutul codului sursa /

Pasul 6 Generarea codului sursa
Prin tas tarea butonului „Generate code” codul este generat și este de asemenea
afișat. Este recomandat sa verificați întotdeauna codul generat pentru a înțelege cum
funcționează. In aceasta faza se poate descărca codul și porta pe platforma Waspmote
Plug & Sense!

Figura7.6. Exemplu de generare a codului sursa
:

61

7.3. Operatia de compilare /

Pasul 7. Compilarea unui program nou
Pentru a utiliza compilatorul Waspmote IDE trebuie rulat scriptul executabil denumit
"Waspmote", care se afla în dosarul în care a fost instalat compilatorul. Waspmote IDE
este împărțit în 4 arii principale, conform figurii următoare.

Meniu IDE
Submeniu IDE

Cod sursa

Arie mesaje

Fig.7. 8. Fereastra principala in mediul IDE

Prima arie este meniul care permite configurarea parametrilor generali, cum ar fi
portul serial selectat. A doua arie este un meniu buton care permite compilarea,
deschiderea, salvarea sau încărcarea codul selectat de pe placa. Aria a treia conține
codul principal care se va încărca în Waspmote și a patra parte ne arată posibila
compilare a și erorile deincarcare, precum și mesajele de succes în cazul în care
procedeul este efectuat corect
In waspmote IDE butoanele panoului permit ca anumite funcții să fie efectuate,
precum deschiderea unui cod salvat anterior, creerea unuia nou sau încărc area codului
de pe bord. Figura următoare prezintă panoul și funcțiile fiecărui buton.

62

Fig.7. 9. Panel cu butoane de panou

Următorul pas este de a configura dosarul în care programele create vor fi salvate.
În IDE Waspmote, acest dosar se numește " caiet d e schite ", și poate fi configurat prin
accesarea tab -ul 'File / Preferences ". Făcând clic pe această filă se va deschide o
fereastră nouă în care locația caietului de schitei poate fi indicată. Odată ce calea
dosarului caiet de schite este indicata, calea descarcarii programului trebuie să fie
salvată în acest dosar.
Notă : Gateway este doar o punte UART -USB. Acest lucru înseamnă că Gateway nu
poate fi programat și codul nu poate fi încărcat. Funcția sa este de a trece date de la
XBee sau Lora la USB, și i nvers
.
7.4. Operatia de portare

Pasul 7. Încărcarea unui program in Waspmote Plug & Sense!
Prin utilizarea conectorului USB, un cod nou poate fi încărcat la Waspmote fără a
deschide Waspmote Plug & Sense ! Doar se conecteaza o parte a cablului USB la ac est
conector, scotand capacul de protecție, dacă este necesar ș cealaltă parte la un PC.
Waspmote trebuie să fie pornit pentru a permite încărcarea unui cod nou. Etapele
următoare descriu acest proces în detaliu.
Etapa 1. Indepartati capacul de protectie a conectorului USB .

63

Fig.7. 10. Capac conexiune USB

In cazul in care este disponibil un Plug & Sense! cu GPRS, GPRS+GPS sau modul
3G , introduceti un card micro -SIM cu External SIM in slotul USB.

Fig.7.1 1. Conexiune alternativa ptr slot SIM

Etapa 2: Co nectarea cablului USB la Waspmote Plug & Sense!
Se conecteaza mufa USB mama din cablul furnizat la conectorul USB tata. Pentru
modelele cu GPRS, GPRS + GPS sau 3G Module este disponibil un micro -USB.

64

Fig7.1 2. Conexiune mufa USB

Etapa 3: Conectarea cabl ului USB intre nodul Libelium si PC

Fig.7.1 3. Conexiune modul – port PC

65
Etapa 4: Conectati modulul Waspmote Plug & Sense!
Conectarea se face apasand butonul ON/OFF

Fig.7.1 4. Conectarea/activarea modulului

Etapa 5: Activati Waspmote IDE
Acum, deschid e Waspmote IDE. Dacă nu aveți Waspmote IDE deja instalate pe PC,
trebuie accesata secțiunea de dezvoltare a site -ului Libelium pentru a descărca cea mai
recentă versiune.
Etapa 6: Selectarea codului sursa
Propriul cod pentru modelul dat se poate genera fo losind Generator on -line Code de
la adresa (http://www.libelium.com/development/waspmote/code_generator) furnizat de
Libelium. Se recomanda descărcare și deschidere în Waspmote IDE Plug & Sense !.
Salvați schița (Waspmote IDE are un buton pentru asaceva) de exemplu, cu numele
de "Waspmote Plug Sense_test_code" și verificați mesajul IDE "Done Saving"

66

Fig.7.14. Selectia codului sursa

Etapa 7: Selectarea interfetei API
Se selecteaza versiunea API corespunzătoare Waspmote Plug & Sense! mergand
la tools / b oard. Dacă nu aveți API pentru Waspmote Plug & Sense !, accesati secțiunea
de dezvoltare a site -ului Libelium și descărcați cea mai recentă versiune. Remarca:
Waspmote Plug & Sense! API este diferit de API Waspmote.

Fig.7.15. Selectia dipozitivului

67
Etapa 8: Selectarea portului USB
Portul serial corespunzătoare se seteaza mergand la tools / port serial. Dacă nu se
vede portul USB adecvat ar trebui instalațe cele mai recente drivere FTDI. Notă:
Numele porturilor USB depind de sistemul de operare și particularitatile PC -ului
Pentru compilarea codul IDE are un buton. In final se recomanda verificarea dacă
nu există erori sau avertismente. IDE ar trebui să spună "Done Compiling".

Fig.7.1 6. Procedura de compilare reusita

Etapa 9: Portarea programului compilat
Prin apăsarea butonului de încărcare apar mesaje care vin de la IDE. Pe parcurs
derularii portarii, va apare mesajul "upload to I / O board". Se aștepta câteva secunde
până când procesul se termină și apoi se verifica dacă nu există mesaje de eroare ci
doar mesajul " Upload Done".
Etapa 1 0: Deschiderea monitorului serial și verificarea rezultatelor
Dacă procesele de încă rcarea sunt finalizate cu succes, se poate deschide Serial
Monitor pentru a vedea rezultatul codului încărcat. Când procesele încărcare s -au
finalizat cu succes nu uitați să înșurubați capacul de protecție a conectorului USB pentru
a evita deteriorarea ace stuia

68
CAP. 8. APLICAȚIE
Parcare inteligenta si monitorizarea mediului într -una dintre cele
mai mari WSN din lume
În jur de 75 la sută din populația Uniunii Europene a ales mediul urban locul lor de a
trăi. Conceptul inteligent City ca următoarea etapă în urbanizare a câștigat teren cu
factorii de decizie politica, ceea ce duce la investiții în capitalul uman și social,
managementul resurselor și noile evoluții în durab ilitatea mediului. Orașele inteligente
pot fi considerate ca ecosistemele, deși cu o componentă tehnică ridicată. Acest tip de
metabolism urban este un sistem deschis și dinamic, care consumă, transformă și
comunicate de materiale și energie, dezvoltă și s e adaptează la schimbările, și
interacționează cu oamenii și alte ecosisteme.

Poluarea aerului dăunează sănătății oamenilor și a mediului. În ciuda faptului că
emisiile de automobile și industriale au scăzut în ultimii ani, concentrațiile de poluanți
rămân ridicate și problemele de calitate a aerului persistă. O proporție semnificativă din
populația Europei trăiește în zone, în special orașele, unde standardele de calitate a
aerului au depășit limitele de emisii pentru mai multe poluanții atmosferice: oz on, dioxid
de azot și pulberi în suspensie (PM) de poluare prezintă riscuri grave de sanatate.
Pericolul este local, regional și internațional, de asemenea, ca poluar ea aerului emis
într-o țară poate fi efectuata pe distanțe lu ngi de atmosfera în alte loca ții, rezultat în
calitatea aerului acolo.
Zgomot de mediu afectează, de asemenea, un număr mare de europeni și publicul
o percepe ca una dintre problemele majore de mediu. Ea poate afecta persoane in
ambele sensuri fiziologice și psihologice, interferând cu activități de bază, cum ar fi
somn, odihnă, studiu și comunicare.

69

Ca răspuns la cererea cetățenilor și condus de trei aspecte principale ale guvernării,
un concept nou pentru orașe dictează așteptare pentru a oferi o mai bună calitate a vieții
cetăț enilor, a minimiza impactul asupra mediului, precum și reducerea costurilor.
Scenariul Parcarea este una dintre cele mai importante probleme prezente într -un oraș
care implică toti cei trei factori. În întreaga lume, poluarea atmosferică și drumurile
aglom erate pot deprec ia calitatea vieții, rezultând u n timp pierdut pentru șoferi și
combustibil irosit. Comisia Europeană estimează că pierderile economice datorate
întârzierilor traficul ui total sunt de 150 de miliarde € pe an în Europa. Nevoia de a căuta
locuri de parcare disponibile este un factor care contribuie semnificativ la congestie pe
scară largă și o cauză majoră de stres pentru automobiliști. Pe baza calcu lelor din
Barcelona, Spania, milioane de șoferi petrec o medie de 20 de minute în fiecare zi în
căutarea unui loc de parcare, care produc 2.400 de tone de emisii de CO2.
Proiect inteligent Santander
Proiectul SMART SANTANDER, care a fost dezvoltat de către mai multe companii
și instituții, i nclusiv Telefonica I + D și Universitatea din Cantabria, vizează proiectarea,
implementarea și validarea în Santander și mediul său o platformă formată din senzori,
actuatori, camere video și ecrane pentru a oferi informații utile cetățenilor. 1125
Waspmot es au fost desfășurate pentru a monitoriza diferiți parametri, cum ar fi
zgomotul, temperatura, luminozitate, CO și locuri de parcare gratuite.

70

Unic în lume, SmartSantander este într -adevăr o scară de oraș centru de cercetare
experimentală în sprijinul aplicațiilor și serviciilor specifice pentru viitoarele Orașe
inteligente. Această facilitate experimentala exceptionala este suficient de mare,
deschisa și flexibila pentru a permite o federație orizontală și verticală cu alte facilități
experimentale, p recum și pentru a stimula dezvoltarea de noi aplicatii de diferite tipuri de
utilizatori, inclusiv cercetare avansată experimentala privind internetul obiectelor (IO)
tehnologii, în funcție de evaluarea realistă a testelor de acceptabilitate a utilizatoril or.
Proiectul prevede desfășurarea a 20.000 de senzori în orașele europene ale Belgrad,
Guildford, Lübeck și Santander (12.000), exploateaza o gamă largă de tehnologii.
Soluția
Acest proiect poate fi mai bine explicat cu următoarea diagramă, care arată
nodurile, rețelelei create și conectarea lor la nor.

71

Una dintre principalele provoc ări cu care ne -am întâlnit în timpul proiectului Smart
Santander a fost MANIERA DE RE PROGRAMARE A SENZORILOR (OTAP) cu necesitatea
dezvoltarii de a programa toate nodurile fără fir și de la distanță. Libelium a colaborat cu
Universitatea din Cantabria pentru a îmbunătăți sistemul OTAP, crearea unei rețele mai
robustă, care pot fi actualizate în orice moment din orice loc.
În acest proiect 1125 Waspmotes au fost utilizate în diferite locații în orașul Santander,
pentru a măsura cinci diferiți parametri:
●temperatură
●luminozitate
●CO
●zgomot
●locuri de parcare gratuite
Acesti cinci senzori sunt conectati la Waspmote prin senzorului Consiliul Gaze (senzor
CO), Parcare Senzor Board (parcare), Smart Cities Senzor Board (senzor de zgomot) sau
direct la Waspmote (temperatura și luminozitatea).

72

Fig. 3. – a) senzor de gaz b) senzor de parcare c) sensor de zgomot

Fiecare senzor are două radiouri pentru a comunica la 2.4GHz (cu excepția senzorilor de
parcare). Pe un capăt al comunicării, DigiMesh este protocolul s electat pentru a trimite
informațiile de mediu. Pe de altă parte, protocolul IEEE 802.15.4 este folosit pentru a efectua
experimente în cadrul rețelei. Toate nodurile în cadrul rețelei SmartSantander pot fi folosite
pentru a testa noi algoritmi fără nici o întrerupere, în timp ce cetățenii pot primi în continuare
informații despre mediul lor.
Dacă oricare dintre acesti cinci parametri au trecut peste un anumit prag, sistemul
analizează informațiile și poate reacționa prin trimiterea unei alarme la n odul central (poarta
de acces fără fir, Meshlium, în acest caz). Pentru a ști unde se află un senzor, fiecare
Waspmote poate integra un sistem de poziționare globală (GPS), care oferă poziția corectă
și informații în timp.
Libelium oferă mai multe module wireless pentru comunicația radio:
Model Protocol Frequency TX power Sensitivity Range*
XBee -802.15.4 802.15.4 2.4 GHz 1 mW -92 dB 500 m
XBee -802.15.4 -Pro 802.15.4 2.4 GHz 63 mW -100 dBm 7000 m
XBee -ZigBee Zigbee -Pro 2.4 GHz 2 mW -96 dBm 500 m
XBee -ZigBee -Pro Zigbee -Pro 2.4 GHz 50 mW -102 dBm 7000 m

73
XBee -868 RF 868 MHz 315 mW -112 dBm 12 km
XBee -900 RF 900 MHz 50 mW -100 dBm 10 km
XBee -XSC RF 900 MHz 100 mW -106 dBm 12 km

Procesul de instalare
Implementarea rețelei de senzori wireless a fost realizată de către IDOM și TTI Norte,
două societăți spaniole specializate în domeniul telecomunicațiilor și inginerie. În primul rând,
un studiu de acoperire a fost făcut să știe unde să plaseze senzori și repetoare pentru a
maximiza zona acoperită de proiect. Studiul de acoperire a împărțit orașul în 22 de zone
diferite.

Fiecare zonă a avut o poarta de acces fără fir Meshlium pentru a aduna datele de la
senzori: numărul de senzori depinde de zona de acoperire. Procesul a implicat zona cu zona,
pentru a crea rețele independente care lucrează pe canale de frecvență diferite, fără nici un
amestec unul fata de altul.
În primul rând, senzorii au fost calibrati pentru a verifica dacă producția lor a fost
corectă. Odată ce au f ost calibrati, ei au fost testati aleator pentru a trece controlul calității
Libelium . Fiecare nod a fost plasat într -o cutie I P-65, care ar putea fi utilizat în condiții dure
ale orașului Santander. Senzorii au fost plasati pe lămpi ușoare sau fronturi de constructii,
încercând să reducă la minimum impactul vizual asupra orașului. Fiecare cutie contine
echipamentul electric necesar să fie conectat la lămpile de lumină, fără nici un pericol pentru
instalațiile publice. Acestea sunt conectate la linie prin întrerupătoare de circuit, curent
rezidual și siguranțe, pentru a evita probleme electrice. Un transformator adaptează curent și
tensiune la puterea nodurilor .

74

.

Pe de altă parte, Waspmotes au fost utilizate în locații diferite, în orașul Santander,
măsurarea in câmp magnetic pentru a detecta dacă un slot parcare este gratuită. Senzor de
câmp magnetic este conectat la Waspmote prin Smart Parking Board Sensor. Acești senzori
detectează variația câmpului magnetic generat de o mașină parcată pe ea. Pentru a face
asta, senzorul este îngropat sub suprafața drumului în interiorul unei carcas e impermeabile.
Gaura este închisă cu ajutorul unui anumit material și este abia detectabil dintr -o privire.

75

Fiecare Meshlium adună datele de la toti senzori din zona sa, stochează datele într -o
bază de date MySQL și trimite informațiile la Internet printr -o conexiune 3G sau Ethernet.
Meshliums sunt plasate pe partea de sus a clădirilor pentru a maximiza suprafaț a acoperită.

Ca urmare a acestei instalații, parametr ii de mediu pot fi monitorizati pentru
continuarea studi ilor și cetățenii pot sa stie, de asemenea, harta in timp real disponibil a
pentru vizuali zare. Mai mult decât atât, proiectul SmartSantander este o rețe a de mare
dimensiune pentru experimentare, care permite cercetatorilor din intreaga lume sa testeze
diferiti algoritmi într -un mediu real.

76

CUPRINS
CAP 1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 1
1.1. Orașe adaptate la reziliența ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 1
1.2. Planificarea urbana este pe termen lung ………………………….. ………………………….. …………………….. 5
1.3. Poluarea fonică în UE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 6
1.4. Surse de poluare acustică ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 7
1.5. Efectele nocive ale poluării acustice ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 8
1.6. Standarde Internaționale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 9
CAP 2. Studiul poluării fonice în orașe ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 10
2.1. Limitele auzului uman în privin ța intensității sunetului ………………………….. ………………………….. .. 11
2.2. Definiția sunetul ui ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 12
2.3. Zgomotul ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 12
CAP. 3 HARDWARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 14
3.1. Arhitectura Modulară ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 14
3.2. Specificații tehnice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 14
3.3. Informații Electrice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 15
CAP. 4. ARHITECTURA SISTEMULUI WASPMOTE ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 24
4.1. Concepte generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 24
CAP. 5. SENZORI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 33
CAP.6. ORAȘE INTELIGENTE (Smart Cities) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 40
CAP.7. CONFIGURAREA SI PROGRAMAREA MODULULUI LIBELIUM Plug&Sense ………………………….. …………….. 57
CAP.8. APLICAȚIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 68
Parcare inteligenta si monitorizarea mediului într -una dintre cele mai mari WSN din lume …………………………. 68

77