Monitoring the Water Quality of Industrial Discharges using - PowerPoint PPT Presentation

Monitoring ¡the ¡Water ¡Quality ¡of ¡ Industrial ¡Discharges ¡using ¡WSN ¡ Vincent ¡Taylor ¡ University ¡of ¡the ¡West ¡Indies ¡(Mona), ¡Jamaica. ¡

In ¡the ¡beginning… ¡ • Did ¡a ¡final ¡year ¡project ¡on ¡data ¡transmission ¡ using ¡SMS ¡ • Project ¡was ¡called ¡the ¡‘Remote ¡Weather ¡Pod’ ¡ • System ¡was ¡capable ¡of ¡supporMng ¡any ¡analog ¡ sensor ¡ • Project ¡got ¡featured ¡in ¡the ¡local ¡newspaper ¡

Architecture ¡of ¡‘Remote ¡Weather ¡Pod’ ¡ Antenna Antenna Weather Pod GSM Modem GSM Modem Server at Base Station User Firewall

Environmental ¡Issues… ¡ • There ¡are ¡semi-­‑frequent ¡incidences ¡ of ¡fish ¡kills ¡at ¡the ¡Black ¡River ¡in ¡St. ¡ Elizabeth, ¡Jamaica ¡ • Residents ¡claim ¡that ¡the ¡effluent ¡ from ¡a ¡factory ¡is ¡the ¡cause ¡ • ‘Dunder’ ¡is ¡usually ¡blamed ¡ • Hard ¡to ¡establish ¡blame ¡since ¡water ¡ samples ¡are ¡not ¡taken ¡at ¡the ¡same ¡ Mme ¡that ¡the ¡fish ¡die ¡

Sponsoring ¡Company ¡ • J. ¡Wray ¡and ¡Nephew ¡Limited ¡saw ¡ my ¡project ¡in ¡the ¡newspaper ¡and ¡ sought ¡help ¡from ¡the ¡UWI, ¡Mona ¡ to ¡idenMfy ¡the ¡source ¡of ¡the ¡ problem ¡ • They ¡are ¡the ¡operators ¡of ¡the ¡ Appleton ¡Estate ¡rum ¡disMllery ¡ which ¡is ¡usually ¡blamed ¡for ¡the ¡ fish ¡kills ¡

Aims ¡of ¡the ¡Project ¡ • To ¡monitor, ¡in ¡real ¡Mme, ¡all ¡water ¡and ¡effluent ¡ leaving ¡the ¡Appleton ¡Estate ¡farm ¡and ¡disMllery ¡ • Monitor ¡the ¡pH, ¡dissolved ¡oxygen ¡ concentraMon, ¡conducMvity, ¡and ¡temperature ¡ of ¡the ¡effluent ¡ • Store ¡all ¡data ¡on ¡a ¡remote ¡server ¡and ¡trigger ¡ email ¡and ¡SMS ¡alerts ¡in ¡case ¡any ¡parameter ¡is ¡ outside ¡of ¡threshold ¡

Architecture ¡of ¡System ¡ Server Remote ¡ Field ¡Units Cloud Internet Web ¡ Users

Data ¡CollecMon ¡Rate ¡and ¡Cost ¡ • Data ¡is ¡sampled ¡and ¡transmiZed ¡every ¡minute ¡ • We ¡can ¡sample ¡and ¡transmit ¡as ¡fast ¡as ¡once ¡ every ¡5 ¡seconds ¡if ¡necessary ¡ • We ¡can ¡send ¡data ¡every ¡minute ¡for ¡a ¡week ¡for ¡ less ¡than ¡1€ ¡using ¡GPRS ¡ • We ¡can ¡send ¡700 ¡SMS ¡alert ¡messages ¡for ¡less ¡ than ¡1€ ¡

Parts ¡Chosen ¡ • Manta2 ¡water ¡ quality ¡sensor ¡ • Atmega32 ¡ microcontroller ¡for ¡ logic ¡and ¡decisions ¡ • ADH8066 ¡GSM ¡ module ¡for ¡GPRS ¡ communicaMon ¡

ExperMse ¡Required ¡ • Programming ¡in ¡C ¡and ¡ASM ¡for ¡microcontroller ¡ • Knowledge ¡of ¡AT ¡commands ¡ • Knowledge ¡of ¡GPRS ¡and ¡HTTP ¡to ¡send ¡data ¡to ¡ HTTP ¡server ¡over ¡cellular ¡network ¡ • Programming ¡in ¡PHP ¡for ¡web ¡interface ¡ • Apache ¡web ¡server ¡configuraMon ¡ • Linux ¡system ¡administraMon ¡

Circuit ¡Board ¡ Quad-­‑band ¡Cellular ¡Antenna ¡ GPRS ¡Modem ¡ Microcontroller ¡ To ¡sensor ¡ Line ¡Driver ¡ SIM ¡Card ¡

THE ¡PROTOTYPE ¡ Me ¡ Stefan ¡Watson ¡ Prototype ¡enclosure ¡ Manta2 ¡Sensor ¡Module ¡

Problems ¡with ¡Prototype ¡ • PVC ¡enclosure, ¡although ¡waterproof, ¡was ¡also ¡ a ¡heat ¡insulator ¡ • Power ¡supply ¡regulators ¡could ¡not ¡cool ¡ passively ¡ • There ¡was ¡not ¡any ¡appreciable ¡heat ¡ conducMvity ¡to ¡outside ¡the ¡container ¡ • Cylindrical ¡shape ¡made ¡it ¡harder ¡to ¡mount ¡ • Time ¡to ¡get ¡a ¡water-­‑proof ¡metal ¡box! ¡

THE ¡PROTOTYPE ¡RELOADED ¡ Final ¡Enclosure ¡

INSIDE ¡A ¡NODE ¡ Pigtail ¡ Regulators ¡nice ¡and ¡cool ¡

Aluminium ¡Enclosures ¡are ¡professional! ¡

A ¡Closer ¡Look ¡at ¡Complete ¡Node ¡

Deployment ¡ • Four ¡sensor ¡modules ¡were ¡ordered ¡for ¡the ¡ pilot ¡phase ¡ • Went ¡to ¡Appleton ¡Estate ¡on ¡2 ¡separate ¡ occassions ¡and ¡deployed ¡2 ¡of ¡4 ¡sensor ¡nodes ¡ • One ¡at ¡factory ¡drain ¡and ¡one ¡at ¡seZling ¡pond ¡ #4 ¡ • Security ¡of ¡equipment ¡is ¡a ¡problem ¡as ¡nodes ¡ are ¡to ¡be ¡placed ¡in ¡sugar-­‑cane ¡plantataions ¡ which ¡don’t ¡have ¡fences ¡

Site ¡at ¡SeZling ¡Pond ¡#4 ¡ Aerator ¡ River ¡ MounMng ¡Stand ¡ for ¡node ¡ Output ¡of ¡previous ¡pond ¡

SITE ¡AT ¡FACTORY ¡DRAIN ¡ Exit ¡Drain ¡ MounMng ¡ Stand ¡ Leonardo ¡Clarke, ¡ Lecturer ¡and ¡Supervisor ¡

Device ¡is ¡mounted ¡in ¡Exit ¡Drain ¡ Sensor ¡is ¡housed ¡in ¡ (perforated) ¡metal ¡ pipe ¡so ¡depth ¡can ¡ be ¡adjusted ¡ Node ¡and ¡BaZery ¡

Web ¡Interface ¡ • Provides ¡graphical ¡representaMon ¡of ¡the ¡data ¡ • Generates ¡email ¡and ¡SMS ¡alerts ¡when ¡ parameter ¡is ¡ouside ¡of ¡threshold ¡ • IdenMfy ¡when ¡a ¡node ¡is ¡down ¡due ¡to ¡baZery, ¡ network, ¡etc. ¡ • Runs ¡on ¡a ¡typical ¡LAMP ¡stack ¡

Website ¡Dashboard ¡ Current ¡ Readings ¡ Map ¡of ¡ Plant ¡

Website ¡Graph ¡Example ¡ ConducMvity ¡briefly ¡outside ¡ of ¡threshold ¡

Maintenance ¡ • BaZery ¡needs ¡to ¡be ¡recharged ¡weekly ¡ • Sensor ¡needs ¡to ¡be ¡cleaned ¡every ¡2 ¡months ¡ • Sensors ¡are ¡calibrated ¡during ¡cleaning ¡

Amer ¡3 ¡Months ¡in ¡OperaMon ¡ Enclosure ¡is ¡resilient ¡ and ¡has ¡only ¡minor ¡ scarring. ¡There ¡is ¡ daily ¡rainfall ¡at ¡ Appleton ¡(the ¡sugar-­‑ cane ¡loves ¡it)! ¡

And ¡the ¡mounMng ¡pipe… ¡ Full ¡of ¡muck ¡ and ¡algae ¡and ¡ perforaMons ¡ are ¡mostly ¡ clogged ¡ (I ¡was ¡surprised ¡since ¡it ¡ was ¡in ¡flowing ¡water) ¡

What ¡about ¡the ¡Sensor ¡itself… ¡ Very ¡dirty. ¡At ¡this ¡point ¡all ¡the ¡readings ¡were ¡wrong ¡

It’s ¡a ¡dirty ¡job, ¡but ¡somebody’s ¡go@a ¡do ¡it… ¡

Where ¡we ¡go ¡from ¡here ¡ • J. ¡Wray ¡and ¡Nephew ¡has ¡indicated ¡that ¡they ¡ think ¡the ¡pilot ¡phase ¡is ¡a ¡success ¡ • We ¡are ¡currently ¡negoMaMng ¡phase ¡2 ¡of ¡the ¡ project ¡ • We ¡will ¡be ¡using ¡solar ¡energy ¡to ¡improve ¡the ¡ maintenance ¡cycle ¡from ¡once ¡a ¡week, ¡to ¡once ¡ every ¡2 ¡months ¡ • System ¡can ¡be ¡easily ¡adapted ¡and ¡other ¡ companies ¡are ¡showing ¡interest ¡

Yeah ¡man, ¡nuff ¡respect ¡fi ¡di ¡ aZenMon ¡yuh ¡gimme! ¡ I ¡hope ¡you ¡enjoyed ¡the ¡presentaMon! ¡ Thanks ¡to ¡ICTP ¡for ¡making ¡it ¡happen. ¡ ¡ ¡ Vincent Taylor vincent@tutorialarena.com ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(876) ¡363-­‑2591 ¡