This thesis concerned the development of sophisticated instruments for the analysis of polluting atmospheric gases for application to a drone. The system, called DR1000, Flying Lab, contains six specific sensors for quantifying the concentration of NO, NO2, O3, CO2, CH2O, CH4 gases. The thesis project involved the use of this new instrumentation, which immediately presented many difficulties related above all to the correct functioning of the sensors and the theoretical in-depth material scarcely available at the construction company and more generally in the bibliography. After carrying out a first series of surveys, the results obtained were compared, for some of the gases, with reference data available from ARPAM (Regional Agency for Environmental Protection of the Marche) in order to verify the accuracy of the values ​​acquired. Through this procedure it was discovered the malfunction of the instrumentation used by us with the consequent need to send the DR1000 to the manufacturer for a complete overhaul of the instrument, which involved the replacement of almost all sensors and the introduction of a calibration procedure previously non-existent. So in summer 2019 the instrument was sent back to Canada (home of the manufacturer), where it remained until mid-November. This unforeseen event resulted in a suspension of the gas detection campaign in the summer, when the phenomenon of photochemical smog presents the greatest problems and scientific interest. In the end, less data was obtained to be able to evaluate, concentrations of gas detected mainly on the ground and in winter. Despite the various obstacles and contingencies found along the way, it was still possible to obtain good data even if not in high quantities. We can say "few but good". Finally, also the realization of the drone that must carry the instrument (the latter of considerable weight and size) has led to delays, so much so that at the time of delivery of this thesis, the testing of the prepared aircraft is awaited and the first flight is carried out experimental of the entire "flying laboratory" in its complete configuration.

Questa tesi ha riguardato la messa a punto di una sofisticata strumentazione di analisi di gas atmosferici inquinanti per l’applicazione ad un drone. Il sistema, denominato DR1000, Flying Lab, contiene al suo interno sei sensori specifici per la quantificazione della concentrazione dei gas NO, NO2, O3, CO2, CH2O, CH4. Il progetto di tesi ha previsto l’utilizzo di questa nuova strumentazione, che sin da subito ha presentato non poche difficoltà legate soprattutto al corretto funzionamento dei sensori e al materiale teorico di approfondimento scarsamente reperibile presso l’azienda costruttiva e più in generale in bibliografia. Dopo aver eseguito una prima serie di rilevamenti, i risultati ottenuti sono stati confrontati, per alcuni dei gas, con dati di riferimento disponibili dall’ARPAM (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale delle Marche) al fine di verificare l’accuratezza dei valori acquisiti. Tramite questa procedura si è scoperto il malfunzionamento della strumentazione da noi utilizzata con la conseguente necessità di inviare il DR1000 alla casa produttrice per una completa revisione dello strumento, che ha comportato la sostituzione di quasi tutti i sensori e l’introduzione di una procedura di taratura precedentemente inesistente. Così nell’estate 2019 lo strumento è stato rimandato in Canada (sede della casa produttrice), dove è rimasto fino a metà novembre. Tale imprevisto ha comportato una sospensione della campagna di rilevamento dei gas proprio nel periodo estivo, quando il fenomeno dello smog fotochimico presenta i maggiori problemi ed interesse scientifico. Alla fine, si è ottenuto un minor numero di dati da poter valutare, concentrazioni di gas rilevate principalmente a terra ed in periodo invernale. Nonostante i vari ostacoli ed imprevisti trovati lungo il percorso, si è comunque riusciti ad ottenere buoni dati anche se non in elevata quantità. Si può dire “pochi ma buoni”. Infine, anche la realizzazione del drone che deve trasportare lo strumento (quest’ultimo di peso e ingombro rilevanti) ha comportato ritardi, tanto che al momento di consegna di questa tesi si è in attesa del collaudo del velivolo predisposto e di effettuare il primo volo sperimentale dell’intero “laboratorio volante” nella sua configurazione completa.

STUDIO DELLO SMOG FOTOCHIMICO MEDIANTE L'USO DI UN "LABORATORIO VOLANTE" INSTALLATO SU DRONE

GARIBOLDI, MARIA ERICA
2018/2019

Abstract

This thesis concerned the development of sophisticated instruments for the analysis of polluting atmospheric gases for application to a drone. The system, called DR1000, Flying Lab, contains six specific sensors for quantifying the concentration of NO, NO2, O3, CO2, CH2O, CH4 gases. The thesis project involved the use of this new instrumentation, which immediately presented many difficulties related above all to the correct functioning of the sensors and the theoretical in-depth material scarcely available at the construction company and more generally in the bibliography. After carrying out a first series of surveys, the results obtained were compared, for some of the gases, with reference data available from ARPAM (Regional Agency for Environmental Protection of the Marche) in order to verify the accuracy of the values ​​acquired. Through this procedure it was discovered the malfunction of the instrumentation used by us with the consequent need to send the DR1000 to the manufacturer for a complete overhaul of the instrument, which involved the replacement of almost all sensors and the introduction of a calibration procedure previously non-existent. So in summer 2019 the instrument was sent back to Canada (home of the manufacturer), where it remained until mid-November. This unforeseen event resulted in a suspension of the gas detection campaign in the summer, when the phenomenon of photochemical smog presents the greatest problems and scientific interest. In the end, less data was obtained to be able to evaluate, concentrations of gas detected mainly on the ground and in winter. Despite the various obstacles and contingencies found along the way, it was still possible to obtain good data even if not in high quantities. We can say "few but good". Finally, also the realization of the drone that must carry the instrument (the latter of considerable weight and size) has led to delays, so much so that at the time of delivery of this thesis, the testing of the prepared aircraft is awaited and the first flight is carried out experimental of the entire "flying laboratory" in its complete configuration.
2018
2020-02-24
STUDY OF THE PHOTOCHEMICAL SMOG USING A "FLYING LABORATORY" INSTALLED ON DRONE
Questa tesi ha riguardato la messa a punto di una sofisticata strumentazione di analisi di gas atmosferici inquinanti per l’applicazione ad un drone. Il sistema, denominato DR1000, Flying Lab, contiene al suo interno sei sensori specifici per la quantificazione della concentrazione dei gas NO, NO2, O3, CO2, CH2O, CH4. Il progetto di tesi ha previsto l’utilizzo di questa nuova strumentazione, che sin da subito ha presentato non poche difficoltà legate soprattutto al corretto funzionamento dei sensori e al materiale teorico di approfondimento scarsamente reperibile presso l’azienda costruttiva e più in generale in bibliografia. Dopo aver eseguito una prima serie di rilevamenti, i risultati ottenuti sono stati confrontati, per alcuni dei gas, con dati di riferimento disponibili dall’ARPAM (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale delle Marche) al fine di verificare l’accuratezza dei valori acquisiti. Tramite questa procedura si è scoperto il malfunzionamento della strumentazione da noi utilizzata con la conseguente necessità di inviare il DR1000 alla casa produttrice per una completa revisione dello strumento, che ha comportato la sostituzione di quasi tutti i sensori e l’introduzione di una procedura di taratura precedentemente inesistente. Così nell’estate 2019 lo strumento è stato rimandato in Canada (sede della casa produttrice), dove è rimasto fino a metà novembre. Tale imprevisto ha comportato una sospensione della campagna di rilevamento dei gas proprio nel periodo estivo, quando il fenomeno dello smog fotochimico presenta i maggiori problemi ed interesse scientifico. Alla fine, si è ottenuto un minor numero di dati da poter valutare, concentrazioni di gas rilevate principalmente a terra ed in periodo invernale. Nonostante i vari ostacoli ed imprevisti trovati lungo il percorso, si è comunque riusciti ad ottenere buoni dati anche se non in elevata quantità. Si può dire “pochi ma buoni”. Infine, anche la realizzazione del drone che deve trasportare lo strumento (quest’ultimo di peso e ingombro rilevanti) ha comportato ritardi, tanto che al momento di consegna di questa tesi si è in attesa del collaudo del velivolo predisposto e di effettuare il primo volo sperimentale dell’intero “laboratorio volante” nella sua configurazione completa.
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Descrizione: STUDIO DELLO SMOG FOTOCHIMICO MEDIANTE L'USO DI UN "LABORATORIO VOLANTE" INSTALLATO SU DRONE
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