Utilizzo della telemetria LevelSender per la creazione di una rete di osservazione online delle acque sotterranee in un sotto-bacino della California, una soluzione a basso costo e open-source.

È ampiamente noto che per gestire correttamente e in modo sostenibile le risorse idriche sotterranee, è essenziale raccogliere dati sulla sua quantità e qualità. Per farlo sono necessarie soluzioni efficienti ed economiche per l'accesso, l'archiviazione e la condivisione dei dati per bilanciare l'aumento della domanda.

La telemetria è un metodo di recupero dei dati che viene ampiamente utilizzato nelle applicazioni ambientali, ma è spesso visto come una soluzione costosa e complicata per il monitoraggio dei livelli delle acque sotterranee. Tuttavia, i recenti progressi nelle tecnologie offrono opzioni flessibili e più convenienti, soprattutto quando è necessario monitorare su varie scale.

Il Hydrologic Sciences Graduate Group all’Università della California, a Davis (UC Davis) ha creato una rete di siti di monitoraggio delle falde acquifere open source a basso costo con l’utilizzo dei sistemi di telemetria Solinst LevelSender

La telemetria LevelSender è un dispositivo compatto, semplice da utilizzare ed econimico. Utilizza la rete di comunicazione cellulare per inviare i dati di livello delle acque registrati dai datalogger Solinst Levelogger in campo, a un computer (Home Station) e/o a smartphone mediante e-mail e SMS.

La rete di dispositivi LevelSender è stata impostata nell'ambito di uno studio pilota per il monitoraggio in tempo reale delle acque sotterranee in un sotto-bacino (il South American Subbasin Groundwater Observatory).

Nel 2017, il gruppo ha iniziato lo studio installando una serie di dispositivi LevelSender nel sotto-bacino tra i fiumi American e Cosumnes in California. Le parti interessate e proprietari terrieri della regione hanno permesso l'accesso ai loro pozzi come parte del programma di monitoraggio. Attualmente, ci sono dieci dispositivi LevelSender che forniscono dati all'Osservatorio.

Un sistema di telemetria LevelSender installato all'interno di un piezometro da 2" con antenna esterna per una maggiore potenza di trasmissione.

Circa la metà dei dispositivi LevelSender sono installati in piezometri di monitoraggio da 2” di diametro. Le unità di telemetria sono molto compatte e alloggiate direttamente all’interno della testa pozzo. (Poiché alcuni dei pozzi hanno involucri metallici, il team del progetto ha utilizzato un cavetto di estensione per collegare l’antenna all’esterno del tappo metallico e migliorare la trasmissione dei dati).

Gli altri dispositivi LevelSender sono stati installati in posizione adiacente a pozzi (alcuni sono pozzi di pompaggio a uso agricolo) su pali o su contenitori esterni facendo passare i cavi all’interno di tubi di protezione. I Levelogger sono stati collegati tramite dei piccoli punti di accesso al pozzo.

Sistema di telemetria LevelSender installato nelle immediate adiacenze di un pozzo di pompaggio, con il cavo di collegamento al Levelogger protetto all’interno di un tubo corrugato che entra nell’alloggiamento della pompa attraverso un foro separato.

Ciascuno dei sistemi LevelSender è connesso con un Levelogger per il monitoraggio del livello dell’acqua. Un datalogger barometrico, Solinst Barologger è stato installato all’interno del progetto per registrare i dati della pressione atmosferica e permettere la compensazione barometrica delle letture fornite da tutti i Levelogger. 

Le unità LevelSender sono state impostate per leggere i valori di livello e temperatura dell’acqua dai Levelogger ogni ora, i dati registrati vengono poi inviati una volta al giorno all’account email impostato nella Home. Inoltre, i datalogger interni ai Levelogger stessi, registrano i dati anche al loro interno in modo da averli sempre a disposizione come backup, in caso di necessità.

La telemetria Solinst LevelSender ha il vantaggio essere flessibile nelle opzioni di trasmissione, archiviazione e condivisione dei dati. È possibile accedere ai dati del LevelSender in diversi modi:

  • Sul computer Home Station:
  • Ogni report di dati inviato alla e-mail della Home Station può essere visualizzato utilizzando il software LevelSender. I file di dati possono essere esportati dal software per l'utilizzo in altri programmi.
  • Inoltre, i dati di ogni report vengono inseriti in un database SQLite. I dati vengono aggiunti ad ogni scarico dei report. Il database può essere interrogato da macro o applicazioni per verificare automaticamente la disponibilità di aggiornamenti o per pubblicare i dati su siti Web o su altre configurazioni personalizzate.
  • Oltre all'e-mail inviata verso la Home Station, è possibile aggiungere fino ad altri cinque indirizzi e-mail che possono ricevere i report con i dati. Ciò consente a più partner dello stesso progetto di ricevere i dati sui propri computer o smartphone.
  • I dati possono anche essere inviati via SMS a un numero di telefono.

L'utente ha il pieno controllo dei propri dati – non vi è alcun costo di archiviazione o hosting dei dati!

Il gruppo della UC Davis sta utilizzando i dati sulle acque sotterranee inviati al database SQLite sul computer Home Station per pubblicarli su una dashboard web. I dati sono disponibili per chiunque e visualizzabili sul sito web: UC Water California Groundwater Observatory all’indirizzo: http://ucwater.org/gw_obs/

Pagina principale della dashboard online del California Groundwater Observatory.

Fonte immagine: Calderwood, A.J.; Pauloo, R.A.; Yoder, A.M.; Fogg, G.E. Low-Cost, Open Source Wireless Sensor Network for Real-Time, Scalable Groundwater Monitoring. Water 2020, 12, 1066.
Il sito dell’Osservatorio sulle acque sotterranee (Groundwater Observatory) consente ai ricercatori, ai gestori delle risorse idriche e a tutti gli interessati di accedere ai dati sul livello delle acque. La fonte di dati che viene alimentata continuamente, fornisce una migliore comprensione delle tendenze a lungo termine sui cambiamenti nei livelli delle acque sotterranee del bacino. Questo archivio di dati permette inoltre alle autorità deputate, di prendere decisioni appropriate sulla gestione delle acque sotterranee.

Oltre a fornire input all'Osservatorio delle acque sotterranee, il gruppo utilizza i dati per monitorare i cambiamenti in tempo reale nelle acque sotterranee per studiare la ricarica delle pianure alluvionali. Come parte di questo studio, stanno cercando di determinare se il livello piezometrico si eleva al di sopra del thalweg del fiume vicino (la quota di massimo fondo, ossia riferita al punto più basso del corso d'acqua). In definitiva, l'obiettivo è quello di ricercare l'impatto della ricarica delle falde acquifere gestite nell’ambito del sotto-bacino.

I dati vengono inoltre esportati in file .csv che vengono salvati su un server come copia di backup e per l'uso quotidiano in altre ricerche.

Il gruppo di ricerca fa notare osserva che il vantaggio principale della rete di sistemi di telemetria è l'automazione nel recupero dei dati, che riduce notevolmente le visite sul campo e consente la visualizzazione dei dati anche quando le condizioni meteorologiche o di campo non consentono l’accesso ai siti.

In questa installazione, i piezometri di monitoraggio si trovano su una tipologia di sito di difficile accesso e che può essere soggetto ad inondazioni per lunghi periodi di tempo.

Ogni report ricevuto da un LevelSender contiene anche alcune informazioni diagnostiche tra cui il livello della batteria. Questo consente al personale di monitorare lo stato del sistema da remoto, consentendo di ridurre i sopralluoghi in campo e fornendo dati aggiornati e immediati sui livelli dell’acqua, utili anche per pianificare le visite al sito.

Il Gruppo ha pubblicato recentemente I dati dello studio con il titolo: Low-Cost, Open Source Wireless Sensor Network for Real-Time, Scalable Groundwater Monitoring che descrive l’utilizzo del sistema LevelSender nella sua rete di monitoraggio. L’articolo è disponibile online a questo indirizzo: https://www.mdpi.com/2073-4441/12/4/1066
The paper includes a cost comparison between low cost, open-source telemetry systems (in this case the LevelSender) versus taking manual water level measurements. The researchers provide a strong argument that telemetry is a very efficient and more cost-effective option for retrieving the required amount of water level data for groundwater monitoring networks.

La pubblicazione include anche un confronto dei costi tra sistemi di telemetria a basso costo e open source (in questo caso LevelSender) e le misurazioni manuali di livello dell'acqua. I ricercatori forniscono una argomentazione molto forte sulla convenienza di adottare sistemi di telemetria per recuperare i dati piezometrico dalle reti di monitoraggio delle acque sotterranee.

Credits:

si ringrazia Andrew Calderwood e Alysa Yoder, della UC Davis, per aver fornito i dettagli sul progetto.

L'articolo originale è stato pubblicato da Solinst nel suo blog: "A Real-Time Groundwater Observatory Network In California” di Tricia Lane.

9500 Levelsender - Telemetria GSM

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Solinst 3100
Levelogger Edge

3100 LTC Levelogger Edge - Conducibilità

3100 Barologgerr Edge - Datalogger Barometrico

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