Stefano Corna Andrea d'Alì

Marco Lombardo

Costi e Componenti

Interaction Design 2009

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Elenco Componenti

F.I.F.A. è un sistema progettato per fornire supporto al processo di identificazione e spegnimento degli incendi nei parchi naturali italiani. Tale sistema è composto da 3 tipologie di dispositivi:

Modulo Sensore per la raccolta e misurazione dati

Grande schermo interattivo Touch Screen

Software da integrare nei dispositivi GPS già in dotazione dell'ente di riferimento

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Modulo Sensore - componenti

Il modulo sensore è il dispositivo che andrà installato all'interno del parco, in tutta la sua estensione.

Il dispositivo ha lo scopo di misurare dati relativi a pressione, temperatura e fumo e trasmettere tali dati alla cantrale in caso di pericolo oppure su richiesta esplicita dell'utente.

Il modulo sarà quindi composto da varie parti:

Sensore di Pressione Atmosferica

Sensore di Temperatura

Sensore di Fumo

Nodo ZigBee per trasmissione dati

Piccolo pannello solare per alimentazione

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Modulo Sensore - Alimentazione

Per quanto riguarda l'alimentazione si è optato per installare un piccolo pannello solare sopra ogni modulo in modo tale da ridurre I tempi di manutenzione e controllo dei sensori.Il numero dei sensori all'interno del parco è infatti molto elevato e nel caso in cui fossero dotati di batteria interna, il processo di manutenzione e ricambio sarebbe troppo lungo e dispendioso.Mediante I pannelli solari invece si azzerano I tempi e si garantisce il funzionamento anche di notte e nelle giornate nuvolose in quanto funzionano semplicemente grazie alla luce e in secondo luogo perchè il consumo dei sensori è molto ridotto.I consumi relativi a ogni componente sono:

Nodo ZibGee: 27mA (0.8mA in standby)Sensore Pressione 20mASensore Temperatura 6mASensore Fumo: 25mA

Per alimentare tutto il dispositivo abbiamo deciso, compatibilmente con le dimensioni, di utilizzare un mini pannello solare di dimensioni 136mmx122mm in grado di fornire 85mA e 12V.

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Modulo Sensore - protocollo

Per quanto riguarda il protocollo di trasmissione del modulo sensore abbiamo deciso di utilizzare il protocollo ZigBee.

Non abbiamo deciso di utilizzare altri protocolli quali bluetooth o gps ma di optare su zigbee in quanto si adatta meglio al nostro scopo:

In primo luogo I consumi sono inferiori rispetto ai concorrenti, è stato infatti pensato per applicazioni embedded a basso consumo.

I costi, dato che per coprire l'intero parco con una sufficente precisione sono necessari moltissimi dispositivi il costo non è un fattore da ignorare, un dispositivo zigbee ha un costo che si aggira a 1.4$ - 1.5$ mentre ad esempio uno Bluetooth circa 4$.

Più semplici nella programmazione, un nodo zigbee richiede solo il 10% del codice che richiede un nodo bluetooth per funzionare.

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Modulo Sensore – Bozza Design

Nodo zigbee

Pannello solare

Sensore Fumo

Sensore temperatura

Sensore Pressione

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Modulo sensore - Costi

Ogni dispositivo di questo tipo ha un costo che si aggira intorno ai 13 euro, più precisamente sotto sono elencati I costi di ogni componente :

Sensore Temperatura – 2.10 euroSensore Pressione – 2.80 euroSensore Fumo – 3.30 euroNodo Zigbee – 1.00 euroPannello Solare – 1.00 euroCosto materiali scheletro e montaggio – 2 euro

I prezzi sono la media tra quelli trovati su alcuni siti di produttori diretti e di vendita online, ovviamente sono relativi ai prezzi al dettaglio quindi il prezzo riteniamo possa scendere sotto I 10 euro al pezzo per grandi quantità.

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Modulo Sensore – Distribuzione nel parco

Il parco considerato per lo sviluppo di F.I.F.A. è il Parco dei Colli di Bergamo. Il parco è situato a nord di Bergamo e si estende circa dai 250 ai 1100 metri di altitudine.La totale estensione del parco è di circa 47 km².

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Modulo Sensore – Distribuzione nel parco

All'interno del parco vi sono pero numerose zone urbane, precisamente I comuni di Almé, Mozzo, Paladina, Ponteranica, Ranica, Sorisole, Torre Boldone, Valbrembo, e Villa d'Almé.Queste zone comprendono circa il 35% della superficie totale e che non hanno bisogno di un'alta densità di sensori in quanto servirebbero solo da nodi ponte per le trasmissioni.

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Modulo Sensore – Distribuzione nel parco

Rimangono quindi circa 30km² che devono essere monitorati dai sensori.Contanto che I sensori hanno un raggio di trasmissione di 250 metri abbiamo considerato che un sensore debba coprire una circonferenza di 200 metri di diametro nelle zone del parco in modo da aumentare la sensibilità del nostro sistema anche se a discapito dei costi.Mentre per le zone urbane abbiamo considerato circonferenze di 400metri.

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Modulo Sensore – Distribuzione nel parco

Facendo un breve calcolo ne risulta che sono necessari 600 sensori per coprire il parco in tutta la sua estensione e 120 sensori per le zone urbaneDato che come datto precedentemente ogni sensore viene a costare circa 10euro il costo totale si aggirerà attorno ai 7200 euro.

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Schermo Touch Screen

Lo schermo touch screen è posizionato alla centrale operativa e utilizzato solamente dal D.O.S. (direttore operazioni spegnimento).La grandezza dello schermo non deve essere inferiore a 55'\60' in quanto alla centrale devono avere una visibilità molto precisa sulla situazione dell'incendio e la posizione dei vari uomini.Lo schermo deve essere predisposto per poter visualizzare un insieme eterogeneo di informazioni provenienti da diverse fonti e più precisamente:

Informazioni inerenti all'ambienteInformazioni sui mezzi dispiegatiInformazioni aggiuntive sul territorio

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Schermo Touch Screen – gestione informazioni

Le informazioni ambientali che abbiamo considerato sono in primo luogo quelle provenienti dai sensori cioè fumo temperatura e pressione, dato che essi trasmettono utilizzando protocollo ZigBee lo schermo dovrà essere fornito di un'antenna ricevente e configurato in modo da poter spedire I dati e visualizzarli tramite un personal computer esterno che elabora I dati renderizza l'immagine e la trasmette allo schermo per la visualizzazione.

Dato che I dati sono molto semplici, pochi e come gia detto la tecnologia ZigBee richiede codice molto semplificato basta un piccolo processore di supporto.

Oltre a quelle informazioni sullo schermo vengono visualizzati dati inerenti il vento e più precisamente la velocità e la direzione mediante un'icona simil-rosa dei venti.

Tali informazioni vengono prese direttamente dalla rete abbonandosi a un servizio di un qualsiasi sito di meteo; tali informazioni verranno direttamente prese dal persona computer elaborate e renderizzate nell'immagine.

Infine la cosa fondamentale visualizzata sono le mappe, informazioni cartografiche sul territorio che vengono prese sempre grazie alla rete da google maps e eventualmente integrarlo con un abbonamento a servizi di tipo sat24 che forniscono immagini da satellite in tempo semireale ogni 15 minuti.

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Schermo Touch Screen – gestione informazioni- 2

Le informazioni sui mezzi dispiegati, autopompe o canadeer sono inviati direttamente dai dispositivi mobili presenti su di essi.

Per l'invio di questo tipo di informazioni abbiamo deciso utilizzare ancora la rete Zigbee tramite un'antenna integrata, questo principalmente per 3 motivi:

Abbiamo gia allestito una rete di comunicazione basata su ZigBee su tutto il parco quindi sarebbe inutile spendere altri soldi.

La rete ZigBee è posizionata, anche se con densità minore, anche nei centri urbani quindi I mezzi potrebbero trasmettere ovunque

Il gps è lo standard di localizzazione per eccellenza, offre una discreta precisione e ha delle Sdk dettagliate e visualizzabili online quindi è facilmente integrabile, creando ad esempio un xml con I dati di posizione del veicolo e informazioni aggiuntive che poi verranno spediti tra I nodi fino a raggiungere la centrale.

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Schermo Touch Screen – gestione informazioni- 3

L'ultimo tipo di informazioni che devono poter essere visualizzate sullo schermo sono quelle aggiuntive sul territorio, cioè I vari segnali di pericolo che vengono segnalati dai dispositivi sugli automezzi e quindi inviato ancora tramite gps.

Oltre a tutto ciò lo schermo ha anche lo scopo di mettere in comunicazione il centro di comando con I vari automezzi.Per fare ciò il metodo più semplice è effettuare un integrazione con la centralina eletronica già in uso in modo che il processore in base agli id dei veicoli in azione richiami dal database interno la frequenza di trasmissione per la loro radio o il numero di cellulare in dotazione.Nel caso di decida di prendere I numero di cellulare per la chiamata basta utilizzare skype o un servizio simile che permette la chiamata ai cellulari tramite pc e utilizzare le casse e microfono dello schermo come input\output.Nel caso di trasmissioni via radio bisogna inviare (via cavo) il segnale di far pertire le chiamate alla loro centralina radio e reindirizzare audio sempre sulle casse.

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Schermo Touch Screen - Costi

Questo è lo strumento più costoso di tutto il sistema in quanto è difficile trovare schermi touch screen di dimensioni considerevoli, gli unici disponibili sono fatti su misura e su ordinazione e questo porta a un aumento considerevole dei costi.

- Schermo touch 15-20k euro- Personal computer 700 euro- Integrazione con ZigBee- Integrazione con gps- integrazione con centralina

Considerando che le varie integrazioni possono essere fatte principalmente via software e il costo delle schede necessarie sia attorno ai 2\300 euro il tutto verrebbe a costare dai 16 mila ai 21 mila euro.

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Dispositivo GPS portatile

L'ultimo strumento che fa parte del sistema F.I.F.A consiste nell'integrazione si alcune nuove funzionalità nel dispositivo di localizzazione già in uso tra I volontari e presente su ogni veicolo, sia terrestre che aereo.

La prima modifica che abbiamo effettuato è interamente lato software e consiste nel rendere possibile l'aggiunta di icone aggiuntive sulla mappa, in modo tale che riescano a integrare le mappe già presenti sul dispositivo con informazioni aggiuntive che vengono spedite in tempo reale dalla centrale in modo da sovrapporle letteralmente con la mappa.

Questo tipo di modifiche come detto viene fatto interamente lato software utilizzando le Sdk free disponibili online.

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Dispositivo GPS portatile - 2

Le seconda modifica che si è dovuto apportare al dispositivo, sempre esclusivamente lato software utilizzando le sdk, è stata l'aggiunta di nuove funzionalità:

Inizio servizio, premendo l'icona di accettazione il dispositivo inviera I suoi dati quali id per risalire alle frequenze radio, prima posizione, e riserve di acqua iniziale alla centrale.Segnalazione Pericoli, premendo semplicemente l'icona Pericolo, il sistema permetterà all'utente di segnalare(se vuole) la tipologia di pericolo e invierà le coordinate relative al veicolo, il suo ID e una stringa interpretata dal sistema centrale come pericolo in modo che venga aggiornata la mappa istantaneamente con le nuove indicazioni.

Tutti questi dati come gia detto viaggiano sulla rete ZigBee che copre il parco quindi è stato necessario aggiungere un nodo zigbee anche al dispositivo mobile, integrandolo al suo interno dato le piccole dimensioni.

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Dispositivo GPS portatile - 3

L'ultima modifica che si è resa necessaria è quella di poter inviare insieme ai dati di posizione anche l'indicazione di quanta acqua è rimasta ellierne dell'autopompa.Normalmente tale indicazione è indicata tramite una % sul display elettronico del cruscotto. Il modo più semplice per fare ciò è prendere direttamente il dato che viene passato al cruscotto, duplicare il filo e mandarlo al nodo zigbee in modo che si limiti a inviarlo sulla rete ogni qualvolta varia la %.

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Dispositivo GPS portatile - Costi

I costi per ogni dispositivo in questo caso sono abbastanza ridotti e consistono solamente nella realizzazione delle modifiche software che poi verranno replicate su ogni dispositivo.

SW di integrazione per mappeSW per aggiunta funzionalitaSW di integrazione per gestione acqua

Considerando che il Consorzio Parco dei Colli di Bergamo possiede meno di 10 autopompe (7 per la precisione) e ha a disposizione 2 elicotteri il costo totale rimarrebbe sotto I 1500 euro.

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Costi Totali F.I.F.A. E considerazioni finali

Considerando i costi di ogni componente analizzato nelle slide precedenti abbiamo stimato che il costo totale per l'installazione del sistema F.I.F.A. Si aggira attorno ai 30.000 euro considerando anche I costi di installazione dei singoli sensori.

Riteniamo inoltre che I tempi di installazione e configurazione di tutto l'impianto si aggirino attorno ai 15\20 giorni comprensivi di allocazione dei 600 sensori nelle zone del parco, installazione delle pulsantiere e configurazione dello schermo alla centrale.

I costi, anche se si tratta di una ONLUS e quindi con scarsi finanziamenti, riteniamo siano accettabili considerando che il sistema ha anche lo scopo di salvare delle vite ed è applicato su un'area che si estende per molti kilometri, riteniamo quindi che la realizzazione del progetto sia fattibile.