Monitoramento de Qualidade da Água IoT e IA Protege Vida Aquática

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade	Observações
Walabot Creator	1
Raspberry Pi 3 Model B	1
Arduino UNO	1
Sensor de Turbidez DFRobot	1
Sensor de pH DFRobot	1

Aplicativos e Serviços Online

• Sigfox
• Arduino IDE
• Amazon Web Services AWS IoT

Sobre o Projeto

Inspiração

Sempre que visito Nova Delhi, encontro a Ponte do Rio Yamuna. A cada ano a água do rio fica mais poluída e não há sinal de vida aquática. A água usada por milhares de aldeões não tem propriedade de água, seu pH é próximo ao de ácido.

Não é apenas o Yamuna, mas centenas de rios ao redor do globo sem sinal de vida aquática. Toda vez que uma indústria decide despejar seus produtos químicos e resíduos no rio, a vida aquática paga o preço.

Muitas espécies dos oceanos estão se extinguindo devido à poluição.

Com este Desafio do Dia da Terra, quero resolver este problema.

A Solução

Para tomar medidas adequadas contra este problema, primeiro precisamos de dados para analisar o que está acontecendo dentro da água.

Estamos coletando três dados principais aqui: pH, Turbidez e Contagem.

1. pH da Água

O pH da água é um fator muito importante, pois determina a acidez e basicidade e, com cada mudança no valor de pH, uma espécie de animal aquático fica desconfortável.

Para medir o valor de pH, usei Arduino e módulo medidor de pH.

2. Turbidez da Água

Turbidez é a nebulosidade ou opacidade de um fluido causada por grandes números de partículas individuais geralmente invisíveis a olho nu, similar à fumaça no ar. A medição de turbidez é um teste chave da qualidade da água.

Para medir o valor de turbidez, usei Arduino e módulo de turbidez.

• Conecte o Arduino e o módulo medidor de pH conforme o diagrama, use o Pino Analógico A0.
• Conecte o Arduino e o módulo medidor de turbidez conforme o diagrama, use o Pino Analógico A1.
• Baixe o Repositório GitHub e implemente o código em Sensing-Earth-Sigfox-Water-Meter/Arduino/sketch.ino
• Abra o Monitor Serial e verifique se seus sensores estão imprimindo dados.

3. Contagem de Animais Aquáticos com Walabot

Walabot é um dispositivo que usa ondas de rádio para medir objetos ao seu redor. Estamos usando o Walabot para mapear as radiações térmicas emitidas por animais aquáticos vivos.

Nota - Atualmente uso o Walabot apenas para contagem, mas usando Algoritmos de Deep Learning adicionarei a capacidade de classificar espécies baseada nas imagens brutas do Walabot.

• Conecte seu Walabot ao Raspberry Pi usando cabo micro USB
• Instale o Walabot SDK e a biblioteca Python WalabotAPI usando pip
• Conecte seu shield Sigfox
• Baixe o repositório GitHub no Raspberry Pi de Sensing-Earth-Sigfox-Water-Meter/Pi/sigfox.py
• Siga as instruções para seu shield aqui
• Adicione suas credenciais Sigfox ao arquivo e execute-o

Conclusão

Com os três modelos de dados — pH, Turbidez e Número de Espécies Aquáticas em um corpo d'água — podemos saber o quão poluído o corpo d'água está. Autoridades podem compartilhar esses dados com indústrias responsáveis e elas podem agir para reduzir a poluição. Além disso, após certas medidas, também podemos ver se a vida aquática está se repopulando ou não e quais fatores são responsáveis pelo crescimento populacional.

Testes

Testei em meus peixes de água doce que tenho como animal de estimação e agora testarei em diferentes rios e otimizarei minha solução.

Próximos Passos

Agora que os dados estão na nuvem Sigfox, podemos usar AWS IoT e Webhooks Sigfox para analisar esses dados.

Você pode seguir o tutorial aqui.

Meu projeto ainda está em andamento e quero adicionar cada vez mais recursos. O recurso principal que adicionarei no futuro é usar Google AutoML ou Algoritmo de Deep Learning Personalizado (qualquer que dê melhores resultados) para determinar quantas espécies diferentes estão presentes no corpo d'água e qual é sua quantidade.

Código

GitHub

https://github.com/madhurgupta10/Sensing-Earth-Sigfox-Water-Meter

Esquemáticos