¿Qué es una estación FieldKit?

Una estación FieldKit es un sistema de sensores.

Si quieres usar FieldKit para obtener datos ambientales, lo más probable es que lo primero que hagas sea comprar (o pedir prestada) una estación FieldKit.

Estaciones, módulos y sensores

Una estación es la central de varios módulos de sensores. Los módulos agrupan los sensores y sus datos en función de los distintos factores ambientales, por ejemplo, el clima o el pH. Los sensores se encuentran ubicados físicamente en varios lugares del hardware (en placas de circuitos o instrumentos), y el propio hardware se agrupa en productos que llamamos paquetes de sensores (sensor packs).

Al conectar un paquete de sensores en la estación, se activa el módulo correspondiente, y los datos ingresan al sistema de la estación como parte de dicho módulo.

Aunque no hay un límite en el número de módulos que pueden vincularse a una estación FieldKit durante la vida útil de la misma, una estación cuenta con cuatro puertos para que conectes individualmente cada paquete de sensores (por medio de la placa modular) y los circuitos correspondientes con el fin de procesar y almacenar los datos que registren.

El hardware de un módulo se puede cambiar en caso de que necesites reemplazar todo un paquete de sensores o solo una parte, como la placa del módulo.

Ejemplo: Compro una estación meteorológica FieldKit (la cual viene con un paquete meteorológico que incluye la placa del módulo meteorológico), pero, al cabo de un tiempo, empiezo a tener problemas con la placa del módulo meteorológico. FieldKit me envía una placa de repuesto para el módulo y, en cuanto a los datos, el mismo módulo meteorológico prosigue donde se quedó y empieza a registrar los datos con esta nueva placa. En el portal web, veo únicamente un módulo meteorológico, pero el sistema sabe que se utilizaron dos placas modulares.

En la mayoría de los casos, la estación se encuentra dentro de una caja (case) resistente a la intemperie, lo que la mantiene seca. La caja tiene agujeros en la placa de cableado (cable plate) de la parte inferior para pasar los cables de los sensores externos. La estación funciona con una batería (battery)en el interior de la caja, y la batería se puede cargar con un panel solar (solar panel) en el exterior de la caja o mediante una conexión micro-USB.

Un sistema flexible

El núcleo (core) de una estación FieldKit es el mismo, independientemente de si se utiliza para medir la calidad del agua, monitorear las condiciones meteorológicas locales o determinar qué tan limpio es el aire cerca de tu escuela local. De hecho, lo mejor de FieldKit es que una estación puede ser casi cualquier cosa, dependiendo de los paquetes de sensores que le conectes en un momento dado. Puede ser una estación meteorológica (weather station); una estación hidrológica (water station); una estación meteorológica e hidrológica; una estación hidrológica y atmosférica; una estación atmosférica y sísmica; o una estación hidrológica, meteorológica, sísmica y de humedad del suelo.

Lanzamos FieldKit con seis módulos y vendemos los paquetes de sensores correspondientes en nuestra tienda en línea, lo que quiere decir que, con los cuatro puertos disponibles, hay casi 360 combinaciones posibles de módulos. Para finales de 2021, esperamos tener diez módulos disponibles, ofreciendo así 540 combinaciones posibles. A medida que nuestra comunidad crezca y más desarrolladores contribuyan a la creación de módulos, confiamos en que habrá miles de posibles configuraciones para FieldKit que se podrán armar y desplegar en el mundo.

Y recuerda que, aunque solo hay cuatro puertos disponibles en un mismo momento, eso no significa que no puedas dar a tu estación usos diferentes en momentos distintos. En cuanto a los datos, a las estaciones se les pueden vincular más de cuatro módulos durante su vida útil.

Ejemplo: Conecto cuatro paquetes de sensores en enero (pH, oxígeno disuelto, conductividad y temperatura del agua) y luego, en agosto, decido que ya no quiero el de pH y, en su lugar, conecto un paquete de distancia. Mi estación ahora tiene cinco módulos (solo que uno de ellos ya no recibe datos). Así que puedo acceder al portal web y revisar los datos de cinco módulos.

Una estación FieldKit reconoce qué paquetes de sensores tiene conectados. Esto quiere decir que no es necesario realizar ninguna configuración adicional para añadir o quitar un paquete de sensores. Tu estación meteorológica puede convertirse en una estación hidrológica con tan solo cambiar los paquetes de sensores. Añadir un paquete de sensores a una estación tiene un bajo costo adicional, lo que te permite recabar más datos sobre un lugar con la misma cantidad de hardware.

Datos y energía

En lo que respecta a los datos, nos referimos a dos cosas: las lecturas de los datos registrados por los sensores y los metadatos de la configuración de los sensores. Todos los datos se almacenan en la estación FieldKit. Eventualmente, si su estación está cerca de una red WiFi, los datos se pueden subir automáticamente al portal web en FieldKit.org (esta funcionalidad está disponible pronto). Si tu estación se encuentra en un lugar más remoto, puedes utilizar nuestra aplicación (disponible para iPhone y Android) para transferir los datos y luego subirlos cuando la conexión te lo permita. También puedes usar la aplicación para configurar la estación, por ejemplo, para cambiar la frecuencia de las mediciones o recalibrar los sensores. También puedes supervisar el consumo de energía, lo que resulta especialmente útil cuando la estación funciona con un panel solar.

Detalles técnicos

La base de los módulos permite instalar hasta cuatro placas de módulos. Les suministra energía, además de acoplarlas mecánicamente a la caja. La base se acopla a la placa inferior mediante un único conector, mientras que la placa superior se conecta a la inferior a través de terminales estándar de 0,1 pulgadas (2,54 mm).

Técnicamente, todas las placas de los módulos de una unidad FieldKit se pueden utilizar de manera independiente si sabes cómo conectarlas a través de I2C* o SPI. Sin embargo, te facilitamos mucho la obtención de datos con ellas al proporcionarte la caja central: la placa superior alimentada por un microcontrolador de bajo consumo de 32 bits de la serie SAMD51P. Esto te permite almacenar los datos localmente en una tarjeta microSD o enviar los datos a través de WiFi y/o LoRa.

Hemos diseñado una caja a la medida y resistente a la intemperie para las estaciones FieldKit, la cual resiste el agua y los impactos. Las estaciones FieldKit se pueden colocar en otros contenedores siempre que haya superficies de montaje adecuadas.

Más detalles técnicos

Archivos de diseño completos para el núcleo y los módulos del sensor FieldKit están disponibles en nuestro repositorio de GitHub:

Núcleo: https://github.com/fieldkit/darwin-mcu

Base de módulos: https://github.com/fieldkit/darwin-backplane-4

Placa de módulos de ejemplo: https://github.com/fieldkit/darwin-weather-module

¿Tienes alguna pregunta? Nos encantaría saberlo. everyone@fieldkit.org

El ecosistema FieldKit

La aplicación móvil FieldKit permite a los usuarios conectar con su estación y los datos que recopila de una manera segura y fácil de usar. Al configurar inicialmente una nueva estación, la aplicación te guiará a través del proceso de montaje y calibración para que estés listo para colocar tu estación FieldKit en el campo y recoger los datos. La aplicación también te guía a través del proceso de despliegue de la estación, el registro de la ubicación de la estación y la configuración de su programa de captura de datos.

Cuando regreses a tu estación, puedes usar el punto de acceso WiFi incorporado en ella para conectarte a la aplicación. Luego, puedes utilizar la aplicación para descargar los datos que la estación ha recogido en tu teléfono para subirlos más tarde al portal FieldKit. La aplicación también te proporcionará información sobre la duración de la batería de la estación, la cantidad de memoria utilizada, y el tiempo total que se ha desplegado. Sirve como un puente entre el hardware FieldKit y la interfaz de datos en el portal.

El portal FieldKit proporciona a los usuarios un lugar para subir, revisar, e interactuar con sus datos, así como comentar e compartirlos si deciden hacerlo. Dentro del portal, las estaciones pueden ser asignadas a un proyecto más grande, proporcionando una visión de amplio espectro de un área particular de investigación. Los datos en el portal se pueden establecer a privados, visibles para los miembros del equipo o abiertos al público, permitiendo el grado de colaboración que mejor funciona para ti.

Dentro del portal, puede acercarse a determinados marcos de tiempo, comparar lecturas de múltiples sensores y comentar en los datos. Los datos en el portal pueden ser compartidos a través de un enlace a una vista de datos o exportados para su uso en otros programas. El portal FieldKit es intuitivo, gratuito para cualquiera, y siempre dará a sus usuarios el máximo control sobre los datos que recopilan.