Com es poden monitorar de manera contínua els fluxos d’aquests gasos en zones de capçalera dels rius, on és difícil arribar i on l’accés a l’electricitat i a les comunicacions és limitat? En el marc del projecte europeu SERVICO2, coordinat des del CEAB-CSIC, s’està desenvolupant un sistema modular i autònom de sensors, dissenyat per mesurar els fluxos naturals dels gasos amb efecte hivernacle tant en ambients terrestres com aquàtics.

El sistema combina sensors ambientals, cambres de flux automatitzades, processament local de dades, comunicació sense fils de llarg abast i alimentació elèctrica autònoma. La seva arquitectura modular està pensada per permetre el monitoratge ambiental a llarg termini, alhora que manté prou flexibilitat per adaptar-se a diferents emplaçaments i requisits de mesura.

Un node de sensors per a ambients terrestres i aquàtics

El nucli del sistema és un node de sensors basat en un microcontrolador STM32 NUCLEO-L476RG o bé en una configuració Raspberry Pi Zero W–Arduino. Recopila i processa informació procedent de diversos sensors que mesuren les condicions atmosfèriques, del sòl i de l’aigua.

La configuració actual inclou sensors NDIR Telaire T6615 per al CO₂, mòduls BME280 per mesurar la temperatura de l’aire, la humitat relativa i la pressió atmosfèrica, termistors DS18B20 per mesurar la temperatura del sòl i de l’aigua, i sensors capacitius per determinar la humitat del sòl.

Es va prestar una atenció especial a la mesura de CO₂, que és fonamental per al funcionament de les cambres de flux. El Telaire T6615 utilitza tecnologia d’infraroig no dispersiu (NDIR) i una configuració de doble canal de mesura/referència, que proporciona capacitats de calibratge automàtic i una estabilitat millorada per a mesures de llarga durada.

El node no es limita a recopilar dades ambientals. També controla els components mecànics que permeten automatitzar les cambres de mesura, com ara els ventiladors i els motors.

Connexió de les mesures mitjançant LoRa

La recopilació de mesures en emplaçaments remots és només una part del repte: les dades també s’han d’emmagatzemar, transmetre i supervisar a distància. Per aquest motiu, el prototip incorpora un enllaç de comunicació sense fils LoRa de llarg abast.

El sistema de comunicació consta de tres etapes principals. En primer lloc, el node de sensors adquireix i processa les mesures ambientals. Aquestes dades es transfereixen a un node de comunicació intermedi, que n’emmagatzema una còpia local en una targeta microSD, gestiona el mode de funcionament del sistema i transmet la informació mitjançant LoRa. Finalment, un node remot basat en una Raspberry Pi rep la informació i proporciona visualització de dades, supervisió remota i connexió a un sistema d’emmagatzematge al núvol mitjançant Wi-Fi o Ethernet.

La connexió LoRa utilitza mòduls Seeed Studio LoRa-E5 Mini, que proporcionen una solució compacta i de baix consum per a comunicacions de llarg abast.

Un aspecte important és que la comunicació és bidireccional. El sistema no només transmet les mesures obtingudes al camp, sinó que també pot rebre instruccions de manera remota. Es poden seleccionar diferents modes de funcionament, incloent-hi el funcionament normal, la depuració i les proves, tant localment com a través de l’enllaç LoRa. Això permet supervisar i reconfigurar el sistema de sensors sense haver d’accedir directament a l’emplaçament de mesura.

Dissenyat per funcionar de manera autònoma

L’autonomia és essencial per al monitoratge ambiental en emplaçaments remots. Les dues primeres etapes del sistema tenen un consum elèctric continu estimat d’aproximadament 6–7 W. La configuració actual d’alimentació combina una bateria AGM de 12 V i 12 Ah, que proporciona aproximadament 24 hores d’autonomia, amb un panell solar de 20–30 W i un regulador de càrrega.

Aquesta configuració està pensada per permetre un funcionament continu sense dependre d’una infraestructura elèctrica fixa. Els desenvolupaments posteriors se centraran en l’optimització del consum energètic, dels costos dels components i del funcionament mecànic.

Posant el prototip a prova

Després del desenvolupament i la integració dels diferents components, el sistema complet va passar del laboratori al camp.

Primer es van dur a terme proves per verificar la integració i el funcionament dels sensors, l’electrònica d’adquisició de dades, els actuadors i els mòduls de comunicació, així com per avaluar la consistència i l’estabilitat de les mesures en condicions controlades.

Posteriorment, el sistema es va desplegar a Fuirosos, a la serralada litoral del Montnegre, i a Contraix i al barranc d’Orris, als Pirineus. Aquests emplaçaments van proporcionar condicions reals en les que avaluar tota la cadena de mesura —des de la detecció de les variables ambientals i el funcionament de les cambres fins a l’emmagatzematge i la transmissió remota de les dades. També van contribuir a identificar i resoldre problemes relacionats amb el comportament dels sensors, la fiabilitat de les comunicacions, el subministrament elèctric i la integració global del sistema.

Aquestes proves han representat un pas important cap a la utilització de la tecnologia en campanyes de monitoratge ambiental de més llarga durada. L’experiència adquirida al camp està orientant les millores dels prototips, amb l’objectiu final de proporcionar una plataforma rendible, autònoma i adaptable per al monitoratge d’alta resolució dels fluxos de gasos amb efecte d’hivernacle (GEH) en conques hidrogràfiques de capçalera.

Sobre el projecte SERVICO2

És un projecte europeu, coordinat des del Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CEAB-CSIC), que estudia el paper de les capçaleres fluvials en la regulació dels gasos amb efecte d’hivernacle i com aquesta funció es veu afectada pel canvi climàtic, la deposició atmosfèrica de nutrients i els canvis en l’ús del sòl.

Combina dades ambientals de llarg termini, modelització i noves tecnologies de monitoratge en diversos ecosistemes de capçalera d’Europa. El projecte dona també un paper important a la transferència de coneixement, la difusió i la comunicació, enteses com un intercanvi amb els diferents actors implicats que permet compartir coneixements i perspectives i, alhora, posar en valor el paper d’aquests ecosistemes.

Al llarg del seu primer any de trajectòria, SERVICO2 ha avançat en el desplegament dels primers prototips de monitoratge i en les proves de camp, alhora que ha reforçat la col·laboració científica entre els diferents equips europeus i ha impulsat l’intercanvi de coneixement en congressos, trobades i altres espais científics de referència.

Més informació sobre el projecte, en aquests enllaços:

👉 SERVICO2 en moviment: un any de ciència, col·laboració i intercanvi internacional

👉 Del prototip al camp: desenvolupament d’un nou sistema per monitorar els gasos amb efecte hivernacle

👉 Primavera-estiu de 2026: SERVICO2 surt al camp