WetLand/Water meter/fr
Le compteur d'eau est un compteur de qualité de l'eau conçu par la classe Cal Poly Humboldt Engineering 215 - Intro to Design et mis en œuvre sur l'habitat mobile WetLand.
Contexte
WetLand est un écosystème insulaire mobile et autonome lancé à l'été 2014 sur une barge située sur le fleuve Delaware à Philadelphie, en Pennsylvanie. L'objectif de WetLand est d'offrir un espace de travail aux artistes, une scène pour des forums sur notre avenir commun et de combiner l'art, la vie sur l'eau, l'architecture et les technologies environnementales.
Objectif
Le compteur d'eau est conçu pour surveiller le volume, le débit et la qualité de l'eau collectée et stockée dans l'habitat WetLand. L'eau de l'habitat WetLand est collectée par dessalement de l'eau du fleuve Delaware et par captage des eaux de pluie. Cette eau est filtrée pour être utilisée à bord, mais nécessite une surveillance pour garantir sa qualité d'utilisation.
Critères
| Critères | Contrainte |
|---|---|
| Budget | moins de 400,00 |
| Fiabilité | Doit être fiable. |
| Sûr | Ne doit présenter aucune menace pour les occupants de la barge WetLands. |
| Esthétique | Doit être concis et simple. |
| Durabilité | Doit résister aux intempéries et à l'utilisation quotidienne des passagers. |
| Maintenabilité | Facile à entretenir et à accéder |
| Reproductibilité | A la capacité d'être reproduit en utilisant les plans de conception |
| Facilité d'utilisation | Utilisable par le citoyen ordinaire |
| Consommation d'énergie | Consomme le moins d'énergie possible |
Conception
Le compteur d'eau, conçu par Team X, teste la qualité de l'eau pour le projet WetLand. Le modèle est composé de cinq capteurs qui mesurent le volume, le pH, la teneur en eau salée via la conductivité, la température (en degrés Fahrenheit) et le débit de l'eau dans le réservoir d'eau potable de la barge. Toutes les valeurs relevées par les capteurs sont lues par une puce programmable Arduino et affichées sur un écran à cristaux liquides (LCD). Lors de l'affichage de ces valeurs, ces valeurs seront enregistrées sur une carte SD intégrée à la puce Arduino.
- composants du compteur d'eau
Le débitmètre
Le sac fourre-tout IBC
Le capteur sonar
Une section du compartiment d'échantillonnage avec le capteur de pH intégré
Le capteur de pH
Le capteur salin
Le capteur de température
L'Arduino
Le bouclier du capteur
Le bouclier de la carte SD
L'écran LCD
Débitmètre
Le débitmètre doit être placé à l'entrée de la prise d'eau afin de connaître la quantité d'eau que la barge prend en litres/heure. Un autre débitmètre sera placé près de la sortie et utilisé pour déclencher le système de surveillance afin de tester la qualité de l'eau pendant que l'eau est pompée dans les tuyaux.
Conteneur pour vrac intermédiaire (IBC)
Le réservoir IBC est l'endroit où l'eau destinée à l'habitat WetLand est stockée. Le réservoir peut contenir un total de 275 gallons.
Capteur de volume
Le capteur de volume est un capteur à ultrasons. Le capteur émet des ondes sonores ultrasoniques qui rebondissent sur l'eau du réservoir et se réfléchissent vers le capteur. Le temps nécessaire à l'émission et au retour au capteur dépend de la distance à laquelle se trouve l'eau par rapport au capteur. À l'aide d'un facteur de conversion qui varie en fonction de la distance, le volume est calculé et affiché sur l'écran LCD. Toutes les mesures seront affichées en gallons.
Capteur de pH
Le capteur de pH est un capteur de pH Atlas qui teste l'acidité ou la basicité de l'eau dans le réservoir. Ce capteur DOIT être constamment stocké dans l'eau, sinon il se cassera et devra être remplacé. De plus, ce capteur doit être étalonné environ une fois par semaine car il est constamment stocké dans la solution de test et devra être nettoyé. Cependant, s'il n'est pas utilisé en permanence, il peut être stocké et peut durer jusqu'à un an sans être étalonné.
Capteur de solution saline
Le capteur salin est dérivé d'un petit capteur de volume/conductivité. La sonde lira une valeur de conductivité et, grâce à une conversion, trouvera les parties par million de la concentration de sel sur la barge.
Température
Le capteur de température permet d'afficher la température de l'eau pendant son stockage. Elle sera affichée en degrés Fahrenheit.
Arduino
L'ensemble du système fonctionne à partir d'une puce programmable Arduino Uno. L'Arduino est programmé avec un code spécifique situéici . En raison du nombre limité de broches d'entrée sur l'Arduino, un blindage de capteur est incorporé pour augmenter le nombre de capteurs pouvant être utilisés.
Écran LCD
L'écran LCD est l'endroit où toutes les données lues et calculées par l'Arduino sont affichées. Il est conçu pour être facile à lire et à comprendre. Le lecteur doit immédiatement savoir si l'eau dont il dispose est potable ou si elle doit être davantage purifiée.
Bouclier de données
Le Data Storage Shield utilise une carte mémoire SD ou micro SD pour suivre et stocker les tendances des données mesurées par chaque capteur. Les données stockées ici peuvent être enregistrées et permettent aux habitants de la barge de voir comment l'eau se comporte au fil du temps.
Coûts
Coûts des matériaux :
| Matériel | Coût ($) |
|---|---|
| Micropuce Arduino Uno | 25,00 |
| Écran LCD | 11h00 |
| Protection du capteur | 10,00 |
| Capteur de salinité | 9,00 |
| Capteur de température | 6,50 |
| Capteur de pH | 112,00 |
| Capteur de débit (2) | 24.00 |
| Bouclier de stockage de données | 8,50 |
| Capteur sonar | 5,50 |
| Câblage | 12h00 |
| Plomberie | 47,00 |
| Soudure électronique Redwood | 10,00 |
| Total | 271,50 |
Instructions
Les instructions sur la façon de construire le compteur d'eau peuvent être trouvées ici : Instructions pour le compteur d'eau WetLand
Le code de l'Arduino peut être trouvé ici : Code Arduino du compteur d'eau Team X
Vidéo
Conclusions
L'équipe X a conçu un compteur d'eau pour tester le volume, le débit dans le réservoir de stockage, le pH, la salinité et la température qui s'affiche sur un écran LCD facile à lire tout en permettant aux habitants de la barge de suivre l'eau au fil du temps sur une carte SD. Bien qu'il existe d'autres systèmes de surveillance de la qualité de l'eau sur le marché, le compteur d'eau conçu par l'équipe X est relativement peu coûteux par rapport à d'autres systèmes comparables tels que le compteur de qualité de l'eau WQ510 d'Extech qui est répertorié à 629,00 $. Le compteur d'eau conçu par l'équipe X pour le projet WetLand a rempli les critères énoncés ci-dessus
Entretien
Ce système est conçu pour un accès facile aux capteurs. Les capteurs de pH et de solution saline doivent être nettoyés des débris une fois par semaine. Cela est dû au fait qu'ils sont constamment immergés dans l'eau. Le capteur de pH doit être mouillé en permanence et ne peut pas sécher, car il se briserait et devrait être remplacé. Pour éviter cela, le capteur de pH doit être stocké dans une solution tampon si le capteur n'est pas utilisé. Pour nettoyer les débris, une brosse douce telle qu'une brosse à dents peut être utilisée pour éliminer l'accumulation.
Références
- (15 août 2012.) « Recherche sur le photovoltaïque au silicium cristallin. » SunShot Initiative :
http://www1.eere.energy.gov/solar/sunshot/pv_cristallin_silicon.html (02 octobre 2013.)
- (1998). Matériaux pour équipements alimentaires. Norme nationale américaine/norme internationale NSF,
Du 1er au 5 janvier.
- (2010). « Faits sur la rivière » Réseau des gardiens de la rivière du Delaware,
< http://web.archive.org/web/20160322145447/http://delaweriverkeeper.org:80/delaware-river/estuary.asp > (2010).
- (2011) « Systèmes d'exploitation » http://en.wikipedia.org/wiki/Operating_system
- (2013) "Arduino." < http://www.arduino.cc/ > (2013)
- (2013) « langage de programmation » < http://en.wikipedia.org/wiki/C_(programming_language) >
(2013)
- (2013) Stroustrup B. « Le langage de programmation C++. » Addison Wesley Longman, Inc.
< http://en.wikipedia.org/wiki/Java_(programming_langage) > (2013)
- (11 août 2013). « Eau de pluie sale et eau de pluie contaminée ». Tankworks,
< http://web.archive.org/web/20150311105426/http://watertactics.com.au/blog/rainwater/dirty-rainwater-and-contaminated-rainwater/ > (11 août 2013).
- (4 décembre 2012). « Traitement de l'eau »
< http://www.cdc.gov/healthywater/drinking/public/water_treatment.html > (4 décembre 2012).
- (Field, Simon.) « Électrochimie – Fabriquer des batteries maison. » Chapitre 3 : Électrochimie
-- Fabriquez des piles maison dans votre cuisine. < http://scitoys.com/scitoys/scitoys/echem/batteries/batteries.html > (02 oct. 2013.)
- « Programme national d'évaluation de la qualité de l'eau ». USGS,
< http://web.archive.org/web/20130515012605/http://nj.usgs.gov/nawqa/delr/reports/fs-056-99.pdf >
- « La NOAA prévoit une « zone morte » plus grande que la normale pour le Golfe cet été. » NOAA,
< http://web.archive.org/web/20180614181106/http://www.noaanews.noaa.gov:80/stories2006/s2669.htm >.
- Anonyme (2007) « Début d'AutoCAD 2007 »
- Brain, M. (nd). Comment fonctionnent les châteaux d'eau. 10 décembre 2013,
http://www.howstuffworks.com/water.htm
- Chapman, Peter. (3 novembre 2009). « Évaluation de la contamination des sédiments dans les estuaires ». Wiley
Bibliothèque en ligne, < http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc > (3 novembre 2009).
- Downey, N. (2010). Récoltez la pluie : comment enrichir votre vie en considérant chaque tempête comme une
Ressource. Santa Fe, NM : Sunstone Press.
- Energy Star (2013). « Notions de base sur les écrans LCD » < http://www.energystar.gov/index.cfm?c=monitors.lcd >
(2013)
- Evision, L., & Sunna, N. (2001). Repousse microbienne dans les réservoirs de stockage d'eau domestiques.
Association américaine des travaux d'eau, 93(9), 85-94.
- Code alimentaire de la FDA 2009 : Chapitre 5 - Eau, plomberie et évacuation des eaux usées. (sd). 10 décembre 2013,
http://www.fda.gov/Food/GuidanceRegulation/RetailFoodProtection/FoodCode/ucm186352.htm
- Gibbons, Jack; Whit, Jones; Root, Ellen; Schwarz, Bessie. (22 novembre 2004). "Eau de pluie
- « La chimie à travers les États-Unis. »
< http://web.archive.org/web/20181222232521/https://people.carleton.edu/~bhaileab/environmentalgeology/RainWater.pdf >(22 novembre 2004).
- Hambrice, K. (2004, 1er décembre). Une douzaine de façons de mesurer le niveau de liquide et comment elles fonctionnent
Travail. Capteurs. Récupéré le 11 décembre 2013. http://www.sensorsmag.com/sensors/leaklevel/ a-dozen-ways-measure-fluid-level-and-how-they-work-1067
- Heath, Alan. (1995). Pollution de l'eau et physiologie des poissons, 2e éd., CRC Press, Floride.
- « Utilisation de l'eau à l'intérieur des bâtiments aux États-Unis » EPA. Récupéré le 10 décembre 2013, à partir de
http://www.epa.gov/WaterSense/pubs/indoor.html
- Karre, A (2005) « Le guide complet du câblage domestique » Creative Publishing International,
Minneapolis, Minnesota
- Lewis ZL, Douglas GP, Monaco V, Crowley RS, 2010) « Efficacité des tâches sur écran tactile et
"L'apprentissage dans un dossier médical électronique au point de service" Magnet (2013) "Courant alternatif" < http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/ac/index.html > (2013)
- Lowe, Mary (2005). Impression 3D. Appliance Design, octobre, 35-39.
- Nordblom, O. et Bergdahl, L. (2004). Initiation de la stagnation dans les réservoirs de stockage d'eau potable.
Journal de génie hydraulique, 130(1), 49-57.
- Considérations et spécifications relatives à la conception des réservoirs d'eau en plastique. (nd). 10 décembre 2013,
http://web.archive.org/web/20131208033128/
- Scott, C. (2012). « Capteur à ultrasons HC-SR04 » Notions de base sur Arduino
http://arduinobasics.blogspot.com/2012/11/arduinobasics-hc-sr04-capteur-ultrasonique .html>(2012).
- Veraart, R. (nd). www.foodcontactmaterials.com ; la ressource Internet législative gratuite pour
Matériaux en contact avec les aliments. 10 décembre 2013, http://www.foodcontactmaterials.com/
Coordonnées
Salomon Clark : skc224@humboldt.edu
Peter Duin : pad177@humboldt.edu
Javier Hinojosa : jh2593@humboldt.edu
Matthieu Small : mas1311@humboldt.edu