La nariz robótica
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
Datos tratados estadísticamente sobre la humedad medida.
Somos alumnos de tercero de la E.S.O que hemos decidido hacer un estudio estadístico basado los datos que hemos recopilado sobre el medioambiente del centro de Algeciras. Cerca de nuestra ciudad se encuentran varios polígonos industriales bastante importantes, lo que nos hizo plantearnos una cosa, ¿influye eso en nuestra salud o incluso en nuestro estilo de vida? Para ello hemos hecho una estación meteorológica con Arduino, la cual es un conjunto de sensores de temperatura, humedad, lluvia y varios MQ (sensores que miden distintos tipos de gases y la calidad del aire), que nos permitió conseguir datos sobre el medio ambiente de esta ciudad. A principio de curso empezamos a programar cada uno de los sensores de la estación y a recopilar los datos en los que se basa este proyecto, y los cuales están recopilados en una tarjeta SD, para posteriormente obtener esos datos directamente en una hoja de cálculo. Cada uno de los sensores tiene una función: medir la concentración en el aire de uno o varios gases mediante la combustión de los mismos; medir la temperatura y la humedad del aire; y detectar si llueve o no. En este trabajo hablaremos sobre:
1) Los datos recogidos con la estación meteorológica, desarrollándolos y explicando de qué forma hemos medido cada uno. 2) La diferencia entre las condiciones del resto de nuestro entorno en relación a las nuestras.3) La diferencia entre la cantidad de gases en el aire recomendables para una vida sana y la que hay en nuestra ciudad.4) Las relaciones entre los valores tomados en el mismo punto, el centro de Algeciras.
TECNOLOGÍA / MATEMÁTICAS / BIOLOGÍA
La Nariz Robótica: ¿Nuestro aire, sana o mata?
Esta idea surge tras observar la elevada tasa de cáncer y enfermedades que existen en nuestra zona, el Estrecho de Gibraltar, lugar con una gran cantidad de industrias, donde destacan un polo químico y el cuarto puerto en movimiento de mercancías de Europa. Todo ello está afectando muy negativamente tanto al ser humano como al medioambiente, por lo que decidimos abordar este problema desde las asignaturas de Tecnología, Matemáticas y Biología.
OBJETIVOS
El objetivo de este proyecto consiste en estudiar la posibilidad de usar Arduino para construir un sistema completo de detección de gases, capaz de registrar los datos medidos usando sensores que sean accesibles (“nariz robótica), que sirvan para aplicaciones en interiores y de bajo coste.
Antes de empezar el proyecto nos propusimos ciertos objetivos, y a medida que fuimos investigando, se nos abrieron nuevos retos, tales como:
-Completar una estación meteorológica, para poder duplicarla y colocarla en varias zonas de nuestra ciudad. Esta estación debía ser operativa usando Hw y Sw libre, así como permitirnos analizar los datos obtenidos.
-El segundo objetivo que nos propusimos fue informarnos sobre el medio ambiente de nuestra ciudad, para después poder hacer un estudio medioambiental del mismo.
-El tercer objetivo era estudiar estadísticamente los datos medidos, para poder comparar la calidad medioambiental de las distintas zonas de Algeciras (Zona este, centro y oeste).
FUNDAMENTOS CIENTIFICOS-TECNOLÓGICOS
El proyecto se ha dividido en tres vertientes:
- Medioambiental: realizando un estudio del estado de la contaminación de nuestra zona, que nos ha llevado a intentar concienciar con nuestros proyectos, de la necesidad de un cambio urgente del comportamiento del ser humano. Centrándonos en este caso en la calidad del aire. Así decidimos tomar muestras en las tres zonas de nuestra ciudad. Este (playa del rinconcillo), centro y oeste (playa de getares)
- Robótica: realización de una estación medioambiental o “nariz robótica” usando Arduino, para que pueda ser reproducible por cualquier persona y a bajo coste.
Comenzamos con sensores de lluvia y sensores de Tª y Humedad (DTH11), le incorporamos sensores de calidad del aire, tales como:
| Sensor | Gases que medimos | Rango (ppm) |
| MQ2 | GLP (incluye propano) | 200-5000 |
| MQ5 | GLP (incluye gas natural) | 200-10000 |
| MQ7 | Monóxido de carbono | 20-2000 |
| MQ135 | Dióxido de Carbono
NOx Amoniaco |
No especificado
No especificado 100-300 |
Para recabar los datos usamos una tarjeta microSD, donde el Arduino iba grabando los datos en el formato establecido, que posteriormente serían tratados en la hoja de cálculo.
Posteriormente, y tras varias pruebas, vimos que era tedioso y complicado el paso de la información, por lo que investigamos como podríamos obtener los datos de los sensores de Arduino, directamente en la hoja de cálculo, por lo que empleamos el complemento de Excell PLX-DAQ, que permite capturar en tiempo real los datos del puerto serie de Arduino, lo que nos hizo prescindir de la microSD, y agilizar los datos para su estudio matemático.
El problema fundamental ha sido la calibración de los sensores de gases, que aún debiendo estar encendido más de 24 horas, para ser precisos, deben estar calibrados en ambientes controlados, por lo que se ha hecho una aproximación con el software
- Estudio estadístico
Se he hecho un análisis estadístico de los siguientes parámetros:
| Parámetros de Centralización | Los parámetros que se han calculado de cada una de las variables analizadas son | Media.
Mediana. Moda.
|
| Parámetros de Dispersión | Los parámetros de dispersión nos dan una medida de la representatividad de los parámetros de centralización
|
Rango.
Varianza. Desviación Típica. Coeficiente de variación: |
| Regresión y correlación lineal | Una vez analizadas las variables de manera individual. Se ha estudiado la posibilidad de que exista una relación lineal entre las variables. Calculando la nube de puntos, las rectas de regresión y los coeficientes de correlación lineal para ver el grado de relación lineal que existe.
|
Temperatura/CO2
Temperatura/CO Temperatura/NH3 Temperatura/GLP |
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