Smart pipe : piattaforma intelligente per la misura pervasiva della qualità dell'acqua con funzioni autodiagnostiche

Drinking water is one of the most important elements on Earth. The quality of the water must be maintained high from the Point-Of-Entry (POE) along the full distribution system to achieve high standard of living. In particular, we need to monitor the growing of biological microorganism in order to save the human health and prevent fouling phenomena. In this thesis, we developed sensors and related electronics that monitor the principle parameters of the potable water, their processing and transmitting to a central server. All these actions will take place thanks to an energetic independent platform called Smart Pipe. In Chapter 1 DRINKABLE project and its goal, together with the state of art of monitoring system available on market are described. In Chapter 2 are illustrated the measurements and data, obtained with a 4-channel conductivity instrument, of distributing of disinfection product in a drinking water treatment plants (DWTPs). Chapter 3 explains about the characterization of the sensor for the micrometric measure of the organic and inorganic deposit. In particular, we relate the thickness of biofilm/limestone with the variation of impedance measured. In Chapter 4 shows the development of the electronics board and the choices implemented to respect the constraint. In chapter 5 the system is described in all its integrity. In particular, we focused on the Firmware and Software, mechanical act to support the sensor and the system used to send data remotely. Chapter 6 illustrates the experimental data and measure and shows the comparison between the theoretical and experimental results.

L’acqua potabile è uno dei beni più preziosi presenti in natura e il mantenimento della sua qualità dagli impianti di disinfezione all’utilizzatore finale è un requisito fondamentale per il raggiungimento di alti standard di vita. In particolare lo sviluppo di microorganismi biologici all’interno delle condotte idriche deve essere monitorato sia per un motivo di contaminazione dell’acqua sia per fenomeni di corrosione delle stesse. In questo progetto di tesi vengono sviluppati dei sensori e la relativa elettronica di condizionamento per il monitoraggio in tempo reale e distribuito dei principali parametri dell’acqua, in particolare, per la misura di incrostazioni di origine chimica e biologica indesiderata, e si è dimostrata la capacità di rivelare strati di deposizioni fangose di pochi micrometri. L’elaborazione e l’invio radio in remoto dei dati raccolti vengono effettuati da una piattaforma autonoma ed energeticamente indipendente chiamata Smart Pipe. Nel capitolo 1 viene introdotto il progetto DRINKABLE e le sue linee guida generali oltre allo stato dell’arte sui sistemi di monitoraggio presenti in commercio. Nel capitolo 2 vengono illustrate le misure effettuate tramite un conduttimetro a 4 canali sviluppato custom della distribuzione del disinfettante in una vasca di potabilizzazione. Il capitolo 3 tratta la caratterizzazione del sensore per la misura micrometrica dello spessore del deposito organico e inorganico. In particolare si va a legare la variazione del valore di impedenza misurato con lo spessore del biofilm/calcare. Nel capitolo 4 ci si occupa dello sviluppo della scheda elettronica e delle scelte effettuate per rispettare i vincoli di progetto prefissati in precedenza. Il capitolo 5 viene dedicato allo sviluppo del sistema nel suo complesso: particolare attenzione viene posta sulla parte Firmware e Software, la meccanica di supporto dei sensori e il metodo di invio dei dati da remoto. Il capitolo 6 viene dedicato infine per illustrare i dati ottenuti nella fase di progetto verificando in particolare che le specifiche richieste fossero state raggiunte.