Elettronica_per_l_ambiente_ECTS


https://sites.google.com/a/uniroma1.it/vincenzoferrara-eng/insegnamenti/electronics_for_the_environment



ELETTRONICA PER L'AMBIENTE - Scheda ECTS           
 


Corso n. 3038 Elettronica per l`ambiente - (6 CFU) - (Corso di Laurea Magistrale: Ing. Elettronica

Cod. Ateneo: -

A.A.: - 2019-120

Docente: Prof. ass. Vincenzo Ferrara - vincenzo.ferrara@uniroma1.it

Settore: ING-INF/01

Obiettivi:

Il corso ha l’obiettivo di inquadrare l’architettura, le discipline di base e le tecnologie che consentono la trattazione ingegneristica delle conoscenze necessarie per la progettazione, la gestione e l’esercizio di sistemi di sistemi, dedicati a operazioni che si svolgono su un territorio reale in genere di grande dimensione. Inoltre ha l’obiettivo di esaminare sistemi di rilevamento distribuiti sul territori, localizzabili con sistema satellitare e/o IP, formanti reti WSN (Wireless Sensor Networks), con particolare attenzione ai sistemi a basso consumo e recupero energetico (tecniche harvesting).

 

Prerequisiti:

Elettronica, risoluzione di circuiti elettronici RF e banda base

Comunicazioni elettriche, protocolli di comunicazione

 

Programma:

INTRODUZIONE

Sistemi di sistemi: architettura dei sistemi ambientali come rete di nodi intelligenti, interconnessi e operanti in modo correlato e cooperante. Sistemi: centralizzato, decentralizzato e rete distribuita. Rete fisica e rete logica. Livelli Client/Server, Web Technology. Web Technology e interoperabilità. Il tempo come quarta dimensione.

RAPPRESENTAZIONE DEL TERRITORIO PER IL MONITORAGGIO

Approfondimenti su rappresentazione del territorio: ellissoidi di riferimento geodetici e geocentrici, datum. Direzioni e sezioni principali di superfici. Superfici applicabili e sfere osculatrici.  Proiezioni.Proiezioni conformi: Gauss, Gauss-Boaga, Mercatore, Lambert.

GIS

Il Sistema Informativo Territoriale nell’architettura a strati (Client/Server e web-technology). Rete topologica e georeferenziata: interazione "topologia di una rete-ambiente". Strutture dei dati e GIS (Geographic Information System). Introduzione a Shape file, rappresentazione a livelli, dxf (vettoriali) e informazione dinamica.   Risoluzioni, rappresentazione dati e carte tematiche, dati statici e dinamici. Esempi di eventi di emergenza ambientale.

SENSORI DISTRIBUITI

Tipologia dei nodi: sensori, di comunicazione, di output informazione, di input direttive. Progettazione rete di comunicazione utilizzando un GIS. Monitoraggio ambientale con reti di sensori distribuiti: interfacciamento al sistema di gestione territoriale. Nodi di comunicazione wireless. Gli standard di comunicazione in funzione delle dimensioni dell’area. WSN, smart objects e reti no IP. Esempio di progettazione di nodo sensore con nodo di comunicazione.

ENERGY HARVESTING E CONVERTITORI DC-DC

Problematiche di comunicazione e efficienza/autonomia energetica. Sistemi a basso consumo e recupero dell'energia. Tecniche harvesting. Sistemi DC-DC boost converter, flyback,…

ATTIVITÀ DI LABORATORIO

•           Progettazione di tools interattivi in ambiente GIS e mediante MatLab.

•           Tecniche di progettazione di WSN/Smart Objects per la gestione e visualizzazione integrata in una sala di controllo (schede Arduino/Genuino,…).

•           Esperienza progettuale di rete di sensori con tranceivers (Arduino+Xbee).

•           Sperimentazione su una tecnica harvesting (MFC microbiological fuel cell, vibrazionale,…).

Bibliografia: 

Materiale integrativo (lucidi/diapositive del corso, articoli) disponibili sul sito web

 https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=7703

Testi consigliati:

-    GIS

•           Emanuela Caiaffa, “ECDL GIS - La rappresentazione cartografica e i fondamenti del GIS”, McGraw-Hill Education (Italy)

-   Web services – client-server – SOA- restful - IoT

•           Jeam-Philippe Vasseur, Adam Dunkels, “Interconnecting smart objects with IP”, ed. MK

•           Reti client –server : Pier Calderan, “Reti domestiche. La guida tascabile per creare reti su misura aggiornata a Windows 10”, ed. Apogeo

•           SOA: Fantuzzi Nestore Paolo, “ Introduzione alle SOA (Service Oriented Architecture)”, ed. Hoepli

-   Proiezioni cartografiche

•           NASA, G.Projector — Global Map Projector, http://www.giss.nasa.gov/tools/gprojector

•           John P. Snyder, “Maps Projections – A working manual”, ed. U.S. Geological survey professional paper 1395

-    WSN

•           Matthijs Kooijman, “ Building Wireless Sensor Networks Using Arduino”, Packt – Open source community -2015

•           Robert Faludi, “Building Wireless Sensor Networks: with ZigBee, XBee, Arduino, and Processing”, O'Reilly Media, Inc

-           Progettazione collegamenti

•           ITU (International Communication Union): Final Acts of the Regional Radiocommunication Conference

-           Progettazione di antenne

•           John D. Kraus, “Antennas”, ed. McGraw-Hill

-           Harvesting

Shashank Priya, Daniel J. Inman, “Energy Harvesting Technologies”, ed. Springer Science & Business Media

Risult. appr.to:

Modalita`: faccia a faccia

Modalita` esame: s000 o000 t100

s(critto) + o(rale) + t(esina) = 100%

Metodi apprendimento: le040 la000 st080 se000 in000 es020 tot140

le(zioni) + la(avori_di_gruppo) + st(udio_personale) +

se(minari) + in(segnamento_guidato) + es(ercitazioni) = tot(ale) (ore)

Orario lezioni:

Lunedì 8:00-10:00

Venerdì 8:00-11:00