analisi di fattibilità FIFA Interaction Design 2009

1. Interaction Design 2009
Costi e Componenti
Stefano Corna
Andrea d'Alì
Marco Lombardo

2. Elenco Componenti
F.I.F.A. è un sistema progettato per fornire supporto al
processo di identificazione e spegnimento degli incendi nei
parchi naturali italiani. Tale sistema è composto da 3 tipologie
di dispositivi:
Modulo Sensore per la raccolta e misurazione dati
Grande schermo interattivo Touch Screen
Software da integrare nei dispositivi GPS già in dotazione
dell'ente di riferimento
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3. Modulo Sensore - componenti
Il modulo sensore è il dispositivo che andrà installato all'interno del parco, in tutta
la sua estensione.
Il dispositivo ha lo scopo di misurare dati relativi a pressione, temperatura e fumo e
trasmettere tali dati alla cantrale in caso di pericolo oppure su richiesta esplicita
dell'utente.
Il modulo sarà quindi composto da varie parti:
Sensore di Pressione Atmosferica
Sensore di Temperatura
Sensore di Fumo
Nodo ZigBee per trasmissione dati
Piccolo pannello solare per alimentazione
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4. Modulo Sensore - Alimentazione
Per quanto riguarda l'alimentazione si è optato per installare un piccolo pannello
solare sopra ogni modulo in modo tale da ridurre I tempi di manutenzione e
controllo dei sensori.
Il numero dei sensori all'interno del parco è infatti molto elevato e nel caso in cui
fossero dotati di batteria interna, il processo di manutenzione e ricambio sarebbe
troppo lungo e dispendioso.
Mediante I pannelli solari invece si azzerano I tempi e si garantisce il
funzionamento anche di notte e nelle giornate nuvolose in quanto funzionano
semplicemente grazie alla luce e in secondo luogo perchè il consumo dei sensori è
molto ridotto.
I consumi relativi a ogni componente sono:
Nodo ZibGee: 27mA (0.8mA in standby)
Sensore Pressione 20mA
Sensore Temperatura 6mA
Sensore Fumo: 25mA
Per alimentare tutto il dispositivo abbiamo deciso, compatibilmente con le
dimensioni, di utilizzare un mini pannello solare di dimensioni 136mmx122mm in
grado di fornire 85mA e 12V.
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5. Modulo Sensore - protocollo
Per quanto riguarda il protocollo di trasmissione del modulo sensore abbiamo
deciso di utilizzare il protocollo ZigBee.
Non abbiamo deciso di utilizzare altri protocolli quali bluetooth o gps ma di optare
su zigbee in quanto si adatta meglio al nostro scopo:
In primo luogo I consumi sono inferiori rispetto ai concorrenti, è stato infatti
pensato per applicazioni embedded a basso consumo.
I costi, dato che per coprire l'intero parco con una sufficente precisione sono
necessari moltissimi dispositivi il costo non è un fattore da ignorare, un
dispositivo zigbee ha un costo che si aggira a 1.4$ - 1.5$ mentre ad esempio
uno Bluetooth circa 4$.
Più semplici nella programmazione, un nodo zigbee richiede solo il 10% del
codice che richiede un nodo bluetooth per funzionare.
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6. Modulo Sensore – Bozza Design
Pannello solare
Sensore temperatura
Nodo zigbee
Sensore Fumo Sensore Pressione
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7. Modulo sensore - Costi
Ogni dispositivo di questo tipo ha un costo che si aggira intorno
ai 13 euro, più precisamente sotto sono elencati I costi di ogni
componente :
Sensore Temperatura – 2.10 euro
Sensore Pressione – 2.80 euro
Sensore Fumo – 3.30 euro
Nodo Zigbee – 1.00 euro
Pannello Solare – 1.00 euro
Costo materiali scheletro e montaggio – 2 euro
I prezzi sono la media tra quelli trovati su alcuni siti di produttori
diretti e di vendita online, ovviamente sono relativi ai prezzi al
dettaglio quindi il prezzo riteniamo possa scendere sotto I 10
euro al pezzo per grandi quantità. 7

8. Modulo Sensore – Distribuzione nel parco
Il parco considerato per lo sviluppo di F.I.F.A. è il Parco dei Colli di Bergamo. Il
parco è situato a nord di Bergamo e si estende circa dai 250 ai 1100 metri di
altitudine.
La totale estensione del parco è di circa 47 km².
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9. Modulo Sensore – Distribuzione nel parco
All'interno del parco vi sono pero numerose zone urbane, precisamente I comuni di Almé,
Mozzo, Paladina, Ponteranica, Ranica, Sorisole, Torre Boldone, Valbrembo, e Villa d'Almé.
Queste zone comprendono circa il 35% della superficie totale e che non hanno bisogno di
un'alta densità di sensori in quanto servirebbero solo da nodi ponte per le trasmissioni.
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10. Modulo Sensore – Distribuzione nel parco
Rimangono quindi circa 30km² che devono essere monitorati dai sensori.
Contanto che I sensori hanno un raggio di trasmissione di 250 metri abbiamo considerato
che un sensore debba coprire una circonferenza di 200 metri di diametro nelle zone del
parco in modo da aumentare la sensibilità del nostro sistema anche se a discapito dei costi.
Mentre per le zone urbane abbiamo considerato circonferenze di 400metri. 10

11. Modulo Sensore – Distribuzione nel parco
Facendo un breve calcolo ne risulta che sono necessari 600 sensori per coprire il
parco in tutta la sua estensione e 120 sensori per le zone urbane
Dato che come datto precedentemente ogni sensore viene a costare circa 10euro
il costo totale si aggirerà attorno ai 7200 euro.
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12. Schermo Touch Screen
Lo schermo touch screen è posizionato alla centrale operativa e
utilizzato solamente dal D.O.S. (direttore operazioni spegnimento).
La grandezza dello schermo non deve essere inferiore a 55'60' in
quanto alla centrale devono avere una visibilità molto precisa sulla
situazione dell'incendio e la posizione dei vari uomini.
Lo schermo deve essere predisposto per poter visualizzare un
insieme eterogeneo di informazioni provenienti da diverse fonti e più
precisamente:
Informazioni inerenti all'ambiente
Informazioni sui mezzi dispiegati
Informazioni aggiuntive sul territorio
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13. Schermo Touch Screen – gestione informazioni
Le informazioni ambientali che abbiamo considerato sono in primo luogo quelle
provenienti dai sensori cioè fumo temperatura e pressione, dato che essi
trasmettono utilizzando protocollo ZigBee lo schermo dovrà essere fornito di
un'antenna ricevente e configurato in modo da poter spedire I dati e visualizzarli
tramite un personal computer esterno che elabora I dati renderizza l'immagine e la
trasmette allo schermo per la visualizzazione.
Dato che I dati sono molto semplici, pochi e come gia detto la tecnologia ZigBee
richiede codice molto semplificato basta un piccolo processore di supporto.
Oltre a quelle informazioni sullo schermo vengono visualizzati dati inerenti il vento
e più precisamente la velocità e la direzione mediante un'icona simil-rosa dei venti.
Tali informazioni vengono prese direttamente dalla rete abbonandosi a un servizio
di un qualsiasi sito di meteo; tali informazioni verranno direttamente prese dal
persona computer elaborate e renderizzate nell'immagine.
Infine la cosa fondamentale visualizzata sono le mappe, informazioni cartografiche
sul territorio che vengono prese sempre grazie alla rete da google maps e
eventualmente integrarlo con un abbonamento a servizi di tipo sat24 che
forniscono immagini da satellite in tempo semireale ogni 15 minuti.
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14. Schermo Touch Screen – gestione informazioni- 2
Le informazioni sui mezzi dispiegati, autopompe o canadeer sono inviati
direttamente dai dispositivi mobili presenti su di essi.
Per l'invio di questo tipo di informazioni abbiamo deciso utilizzare ancora la rete
Zigbee tramite un'antenna integrata, questo principalmente per 3 motivi:
Abbiamo gia allestito una rete di comunicazione basata su ZigBee su tutto il
parco quindi sarebbe inutile spendere altri soldi.
La rete ZigBee è posizionata, anche se con densità minore, anche nei centri
urbani quindi I mezzi potrebbero trasmettere ovunque
Il gps è lo standard di localizzazione per eccellenza, offre una discreta
precisione e ha delle Sdk dettagliate e visualizzabili online quindi è facilmente
integrabile, creando ad esempio un xml con I dati di posizione del veicolo e
informazioni aggiuntive che poi verranno spediti tra I nodi fino a raggiungere la
centrale.
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15. Schermo Touch Screen – gestione informazioni- 3
L'ultimo tipo di informazioni che devono poter essere visualizzate sullo schermo
sono quelle aggiuntive sul territorio, cioè I vari segnali di pericolo che vengono
segnalati dai dispositivi sugli automezzi e quindi inviato ancora tramite gps.
Oltre a tutto ciò lo schermo ha anche lo scopo di mettere in comunicazione il
centro di comando con I vari automezzi.
Per fare ciò il metodo più semplice è effettuare un integrazione con la centralina
eletronica già in uso in modo che il processore in base agli id dei veicoli in azione
richiami dal database interno la frequenza di trasmissione per la loro radio o il
numero di cellulare in dotazione.
Nel caso di decida di prendere I numero di cellulare per la chiamata basta
utilizzare skype o un servizio simile che permette la chiamata ai cellulari tramite pc
e utilizzare le casse e microfono dello schermo come inputoutput.
Nel caso di trasmissioni via radio bisogna inviare (via cavo) il segnale di far pertire
le chiamate alla loro centralina radio e reindirizzare audio sempre sulle casse.
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16. Schermo Touch Screen - Costi
Questo è lo strumento più costoso di tutto il sistema in quanto è difficile
trovare schermi touch screen di dimensioni considerevoli, gli unici
disponibili sono fatti su misura e su ordinazione e questo porta a un
aumento considerevole dei costi.
- Schermo touch 15-20k euro
- Personal computer 700 euro
- Integrazione con ZigBee
- Integrazione con gps
- integrazione con centralina
Considerando che le varie integrazioni possono essere fatte principalmente
via software e il costo delle schede necessarie sia attorno ai 2300 euro il
tutto verrebbe a costare dai 16 mila ai 21 mila euro.
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17. Dispositivo GPS portatile
L'ultimo strumento che fa parte del sistema F.I.F.A consiste
nell'integrazione si alcune nuove funzionalità nel dispositivo di
localizzazione già in uso tra I volontari e presente su ogni veicolo, sia
terrestre che aereo.
La prima modifica che abbiamo effettuato è interamente lato software e
consiste nel rendere possibile l'aggiunta di icone aggiuntive sulla mappa, in
modo tale che riescano a integrare le mappe già presenti sul dispositivo
con informazioni aggiuntive che vengono spedite in tempo reale dalla
centrale in modo da sovrapporle letteralmente con la mappa.
Questo tipo di modifiche come detto viene fatto interamente lato software
utilizzando le Sdk free disponibili online.
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18. Dispositivo GPS portatile - 2
Le seconda modifica che si è dovuto apportare al dispositivo, sempre
esclusivamente lato software utilizzando le sdk, è stata l'aggiunta di nuove
funzionalità:
Inizio servizio, premendo l'icona di accettazione il dispositivo inviera I
suoi dati quali id per risalire alle frequenze radio, prima posizione, e
riserve di acqua iniziale alla centrale.
Segnalazione Pericoli, premendo semplicemente l'icona Pericolo, il
sistema permetterà all'utente di segnalare(se vuole) la tipologia di
pericolo e invierà le coordinate relative al veicolo, il suo ID e una stringa
interpretata dal sistema centrale come pericolo in modo che venga
aggiornata la mappa istantaneamente con le nuove indicazioni.
Tutti questi dati come gia detto viaggiano sulla rete ZigBee che copre il
parco quindi è stato necessario aggiungere un nodo zigbee anche al
dispositivo mobile, integrandolo al suo interno dato le piccole dimensioni.
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19. Dispositivo GPS portatile - 3
L'ultima modifica che si è resa necessaria è quella di poter inviare insieme
ai dati di posizione anche l'indicazione di quanta acqua è rimasta ellierne
dell'autopompa.
Normalmente tale indicazione è indicata tramite una % sul display
elettronico del cruscotto. Il modo più semplice per fare ciò è prendere
direttamente il dato che viene passato al cruscotto, duplicare il filo e
mandarlo al nodo zigbee in modo che si limiti a inviarlo sulla rete ogni
qualvolta varia la %.
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20. Dispositivo GPS portatile - Costi
I costi per ogni dispositivo in questo caso sono abbastanza ridotti e
consistono solamente nella realizzazione delle modifiche software che poi
verranno replicate su ogni dispositivo.
SW di integrazione per mappe
SW per aggiunta funzionalita
SW di integrazione per gestione acqua
Considerando che il Consorzio Parco dei Colli di Bergamo possiede meno
di 10 autopompe (7 per la precisione) e ha a disposizione 2 elicotteri il
costo totale rimarrebbe sotto I 1500 euro.
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21. Costi Totali F.I.F.A. E considerazioni finali
Considerando i costi di ogni componente analizzato nelle slide precedenti
abbiamo stimato che il costo totale per l'installazione del sistema F.I.F.A. Si
aggira attorno ai 30.000 euro considerando anche I costi di installazione
dei singoli sensori.
Riteniamo inoltre che I tempi di installazione e configurazione di tutto
l'impianto si aggirino attorno ai 1520 giorni comprensivi di allocazione dei
600 sensori nelle zone del parco, installazione delle pulsantiere e
configurazione dello schermo alla centrale.
I costi, anche se si tratta di una ONLUS e quindi con scarsi finanziamenti,
riteniamo siano accettabili considerando che il sistema ha anche lo scopo
di salvare delle vite ed è applicato su un'area che si estende per molti
kilometri, riteniamo quindi che la realizzazione del progetto sia fattibile.
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