A monitorização ambiental é essencial para a tomada de decisões tanto na ciência como na indústria. Em particular, uma vez que a água é essencial à vida e a superfície da Terra é composta principalmente por água, a monitorização do clima e dos parâmetros relacionados com a água em ecossistemas sensíveis, tais como oceanos, lagoas, rios e lagos, é de extrema importância.
Um dos métodos mais comuns para monitorar a água é implantar bóias. O presente trabalho está integrado num projeto mais amplo, com o objetivo de projectar e desenvolver uma bóia autónoma para a investigação científica com dois modos de funcionamento: (i) monitorização ambiental ; e (ii) baliza ativa de regata.
Assim, a bóia tem duas aplicações principais: a coleta e armazenamento de dados e a assistência a regatas de veleiros autónomos.
O projeto arrancou há dois anos com um grupo de quatro estudantes internacionais.
Eles projetaram e construíram a estrutura física, compraram e montaram o sistema de ancoragem da bóia e escolherem a maioria dos componentes electrónicos para o sistema geral de controlo e medição. Este ano, durante o primeiro semestre, dois estudantes belgas - Jeroen Vervenne e Hendrick Verschelde – trabalharam nos subsistemas de recolha e armazenamento de dados (unidade de controlo escrava) e de telemetria e configuração (unidade de controlo mestre) assim como definiram o protocolo de comunicação da aplicação. O trabalho desta tese continua o desenvolvimento do subsistema de telemetria e configuração. Este subsistema _e responsável pela configuração do modo de funcionamento e dos sensores assim como pela comunicação com a estacão de base (controlo ambiental), barcos (baliza ativa de regata) e com o subsistema de recolha e armazenamento de dados. O desenvolvimento do subsistema de recolha e armazenamento de dados, que coleta e armazena num cartão SD os dados dos sensores selecionados, prossegue com outro estudante belga - Mathias van Flieberge.
O objetivo desta tese é, por um lado, implementar o subsistema de telemetria e de configuração na unidade de controle mestre e, por outro lado, refinar e implementar, conjuntamente com Mathias van Flieberge, o protocolo de nível de aplicação projetado. Em particular, a unidade de controlo mestre deve processar e atribuir prioridades às mensagens recebidas da estacão base, solicitar dados à unidade de controlo escrava e difundir mensagens com informação de posição e condições de vento e água no modo de regata. Enquanto que a comunicação entre a unidade de controlo mestre e a estacão base e a unidade de controlo mestre e os barcos é sem fios, a unidade de controlo mestre e a unidade de controlo escrava comunicam através de uma ligação série.
A bóia tem atualmente duas limitações: (i) a carga máxima é de 40 kg; e (ii) apenas pode ser utilizada em rios ou próximo da costa dada à limitação de distância imposta pela técnica de comunicação sem fios escolhida.Environmental monitoring is essential for decision-making both in science and industry. In particular, since water is essential to life and the Earth's surface consists mostly of water, monitoring the weather and water-related parameters in sensitive ecosystems such as oceans, lagoons, rivers and lakes is of the greatest importance.
One of the most commons methods to monitor water is to deploy buoys. The current work is part of a larger project with the aim to design and develop a dual mode autonomous buoy for scientific research: (i) environmental monitoring; and (ii) regatta beacon. As a result, the buoy has two major applications: collection and storage of data and assistance in autonomous sailing boat regattas.
The project started two years ago with a group of four international students.
They designed and built the physical structure and selected and assembled the anchoring system of the buoy. They also chose the majority of the components for the overall control and sensing system. This year, during the first semester, two Belgian students - Jeroen Vervenne and Hendrick Verschelde - worked on the data logging (slave control unit) as well as on the telemetry and configuration (master control unit) subsystems and designed the application level communication protocol. The current thesis continues the development of the telemetry and configuration subsystem. This subsystem is responsible for the configuration of the operation mode and selection of sensors, as well as for the communication with the base station (environmental monitoring), boats (regatta beacon) and with the data logging subsystem. The development of the data logging subsystem, which collects and stores in a SD card the selected sensor data, proceeds with another Belgian student - Mathias van Flieberge.
The goal of this thesis is to implement the telemetry and configuration subsystem in the master control unit and to refine and implement, together with Mathias van Flieberge, the designed application level protocol. In particular the master control unit must handle and assign priorities to the incoming messages from the base station, request data from the slave control unit and broadcast messages holding water, wind and position real time data in the regatta mode.
Whereas the master control unit and base station communication and the master control unit and boat communication is wireless, the master and the slave units communicate over a serial connection. The buoy has currently two limitations: (i) the maximum payload is 40 kg; and (ii) it can only be used in rivers or near shore due to the distance limitation of the chosen wireless communication technique
