A estação
Concebida e construída pelos alunos no Ribalab: modular, de baixo custo e totalmente replicável. Alimentada a energia solar, mede a água e envia os dados por rede móvel — sem fios, sem mensalidades.
Quatro peças, um sistema
A estação organiza-se numa arquitetura de dois níveis que separa a aquisição de dados da comunicação e da gestão de energia — cada nível na sua própria placa, testável e substituível de forma independente.
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Caixa
Invólucro estanque, impresso em 3D em filamento ASA, que protege toda a eletrónica junto ao rio em qualquer estação do ano.
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AquaNode
O nó sensorial submerso: recolhe as leituras dos sensores de água e envia-as por cabo, através de um barramento RS-485.
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NB-IoT
Ligação móvel de baixo consumo que transmite os dados para o portal, sem Wi-Fi e sem gateways próprios.
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Painel solar
Energia limpa e autónoma que, com duas baterias 18650, mantém a estação a funcionar 24 horas por dia.
Dois níveis, duas placas
Isolar a aquisição de sensores num chip dedicado de consumo ultra-baixo mantém o orçamento energético no mínimo — e permite evoluir cada placa sem tocar na outra.
AquaNode PCB
A placa de interface com os sensores. Um microcontrolador STM32L053R8 executa firmware bare-metal, consulta ambos os sensores a cada dois segundos e envia as leituras por RS-485 — imune a ruído em cabos de grande comprimento.
- MicrocontroladorSTM32L053R8
- Sensor de turbidezDFRobot SEN0554
- Sensor de temperaturaDS18B20
- LigaçãoRS-485
- Amostragema cada 2 s
Caixa · PCB Principal
O núcleo da estação, alojado numa caixa à prova de intempéries. Um ESP32-WROOM-32D acorda a cada ~5 minutos, lê os dados mais recentes do AquaNode, transmite-os por NB-IoT e volta a hibernar — gerindo também a bateria e a segurança física.
- MicrocontroladorESP32-WROOM-32D
- ComunicaçãoM5Stack NB-IoT2 (SIM7028)
- EnergiaSolar + 2× 18650
- SegurançaSensor de abertura (tamper)
- Transmissãoa cada ~5 min
Do rio à nuvem
O AquaNode, submerso, consulta os sensores de turbidez e temperatura a cada dois segundos e envia as leituras por RS-485 até à caixa. Aí, o ESP32 sai do modo de hibernação a cada cinco minutos, lê os dados mais recentes, ativa o módulo NB-IoT e transmite-os para o nosso servidor — voltando de imediato a hibernar. Este ciclo de trabalho inferior a 1% é o que torna viável a operação autónoma a energia solar.
Na nuvem, cada leitura é validada por uma API REST e guardada numa base de dados de séries temporais InfluxDB, que alimenta os painéis Grafana do portal público data.guarda-rios.pt — acessível a qualquer pessoa, sem registo.
A tecnologia NB-IoT foi escolhida por operar na rede celular existente, oferecendo cobertura nacional sem gateways próprios: uma estação pode ser instalada em qualquer local com cobertura móvel.
Dois parâmetros
Atualmente medimos temperatura e turbidez — dois indicadores que permitem acompanhar, em tempo real, algumas das características mais importantes da água. E o sistema é modular: pH, oxigénio dissolvido e condutividade podem juntar-se sem alterar a placa principal.
Temperatura
Fator determinante da capacidade da água para conter gases, como o oxigénio, essenciais aos seres vivos. Os organismos poiquilotérmicos são muito sensíveis às suas variações. O valor máximo admissível para consumo humano é de 25 ºC, e registos elevados podem indicar descargas industriais de água quente.
Turbidez
Quantidade de partículas sólidas em suspensão na água. Afeta a penetração da luz solar, prejudicando a fotossíntese e toda a cadeia alimentar. Níveis elevados podem indicar poluentes, sendo um bom indicador — ainda que indireto — da qualidade da água, medido em NTU.
Tudo aberto, tudo replicável.
Esquemas eletrónicos, firmware, ficheiros de impressão 3D e configuração de servidor — está tudo disponível para qualquer escola ou comunidade replicar a estação.