Sistema monitorização subaquática

Abstract

Em resposta às alterações climáticas que ameaçam a biodiversidade aquática, surgiu o projeto Nextsea que visa a resolução do problema de monitorização de vários parâmetros marítimos, estando dividido em quatro áreas distintas nomeadamente: Energy Harvesting, área encarregue da produção de energia para alimentar o sistema a partir das correntes, ondas e marés; Sistemas de sensorização de varáveis marítimas, área responsável pela criação de microssistemas que permitem a leitura de diferentes variáveis; Data logger, área responsável por guardar os dados das variáveis e por último as comunicações subaquáticas responsável pela comunicação entre sistemas[1]. O trabalho a ser desenvolvido no âmbito desta dissertação enquadra-se nas áreas de sensorização e data-logger. Na área da sensorização, foi desenvolvido um sensor para medição da condutividade elétrica da água, com o objetivo de conhecer a respetiva concentração de sal. O sensor efetua a medição com quatro elétrodos, contrariamente à metodologia convencional de dois elétrodos. Esta configuração permite eliminar o efeito de impedância de contacto do elétrodo, assim como a sua variação ao longo do tempo, associada ao seu desgaste. Este tem uma resolução de 1 grama de sal por um litro de água e uma gama de 0.1 a 50 gramas por litro, e tempos de medição de 10 ms. Na área do data-logger, o sistema desenvolvido possui um conjunto de vantagens. Desde logo, a possibilidade de estar permanentemente submerso, consumos na ordem dos miliamperes com uma tensão de alimentação de 3 volts, possibilitando ter uma autonomia de vários meses, baixo custo, reduzidas dimensões e comunicação bidirecional. Este poderá tanto efetuar medições periódicas como contínuas com tempo de amostragem mínimo de 20 ms possibilitando a aquisição de alguns comportamentos marítimos, como por exemplo a altura das ondas. Para minimizar o consumo de energia, implementou-se uma gestão energética ativa, através da utilização do modo de baixo consumo do microcontrolador. Concluindo, tanto o sensor de salinidade como o sistema de monitorização desenvolvidos nesta dissertação, poderão vir a acrescentar valor à oceanografia.

In response to climate change threatening aquatic biodiversity, the Nextsea project was launched to solve the problem of monitoring various marine parameters. It is divided into four distinct areas: Energy Harvesting, an area in charge of powering the system to from currents, waves and tides; Sensing systems of maritime variables, an area responsible for the creation of microsystems that allow the reading of different variables; data-logger, area responsible for storing the data of the variables and finally the underwater communications responsible for the communication between systems [1]. The work to be developed within the scope of this dissertation, falls in the areas of sensor and data-logger. Around sensing, a sensor was developed to measure the electrical conductivity of the water, to know the concentration of salt present in it. The sensor carries out the measurement with four electrodes, contrary to the conventional methodology of two electrodes. This configuration eliminates the contact impedance effect of the electrode as well as its variation over time associated with its wear. This has a resolution of 1 gram of salt per 1 litre of water and a range of 0.1 to 50 grams, with measurement times of 40 ms. In the data-logger area, the developed system has several advantages. First, the possibility of being permanently submerged, consumes in the order of milliamperes allowing autonomy in the order of the months, low cost, small dimensions and bidirectional communication. This can either carry out periodic or continuous measurements with a minimum sampling time of 20 ms allowing the acquisition of some marine behaviours, such as wave height. To minimize energy consumption, active energy management was implemented using the low-power mode of the microcontroller. In conclusion, both the salinity sensor and the monitoring system developed in this dissertation may add value to oceanography.