Sviluppo e integrazione di un sistema di sensing low-power con tecnologia LoRaWAN per applicazioni di monitoraggio ambientale

Il seguente elaborato descrive lo sviluppo e l'integrazione di un sistema autonomo per la raccolta di dati meteorologici e di inquinamento atmosferico, utilizzando la tecnologia LoRaWAN per la trasmissione a un server centrale. Il sistema, sviluppato attorno al microcontrollore ATmega32L, è energicamente indipendente, ossia privo di allacciamento alla linea elettrica ma dotato di pannelli fotovoltaici e una batteria in grado di alimentare la stazione per diversi anni. I parametri raccolti includono temperatura, umidità, pressione, direzione e velocità del vento, quantità di pioggia, nonché il monitoraggio di anidride carbonica e particolato. Il progetto è nato dall'idea di un ricercatore dell'Università di Padova di esplorare, con l'ausilio di algoritmi di machine learning, una correlazione tra inquinamento atmosferico e qualità del segnale delle trasmissioni wireless. L'obiettivo del progetto è lo sviluppo di un sistema da installare sopra il tetto del dipartimento, al fine di raccogliere e trasmettere questi dati ogni 15 minuti per un lungo periodo di tempo. In questo contesto, il modulo di trasmissione LoRaWAN funge esso stesso da sensore, permettendo la raccolta dei dati di Signal to Noise Ratio (SNR) e Received Signal Strength Indicator (RSSI). Il progetto è stato realizzato in collaborazione con un altro studente, Michele Corbioli. Nello specifico, il mio contributo si è concentrato sulla gestione energetica, come l'ottimizzazione dei cicli di funzionamento e la gestione della modalità stand-by tra un ciclo di misurazione e il successivo, integrazione a livello meccanico e studio dei protocolli LoRa e LoRaWAN, che verranno descritti dettagliatamente in questo elaborato.