A low-cost, open-source autonomous surface vehicle as a multipurpose waste stabilization pond monitoring platform

Abstract

Although waste stabilization ponds (WSPs) are widely used in developing countries, monitoring data on their operational performance are scarce. Traditional methods for monitoring in-pond conditions, i.e. conducting hand held measurements from a small boat or installing fixed sensor networks, are not straightforward to realize and create an unhealthy working environment for field workers. A promising technology for the safe and efficient collection of monitoring data is a compact autonomous surface vehicle (ASV), capable of autonomous navigation along a predefined trajectory based on geographic coordinates and measurements in different places and depths. In this practical paper, the development process, technical details and functional testing results of a low-cost ASV for WSP monitoring are presented. Commonly available construction materials and electronic components were used to ensure affordability and reparability. The access to online tutorials and peer-support was crucial for assembling the open-source autopilot and data logger. The ASV demonstrated satisfactory performance for both the autonomous navigation as well as the georeferenced data logging of measurements at a real-scale WSP in Paraguay. This study demonstrates how the adoption of open-source hardware and software offers the flexibility for the wastewater professionals to develop customized DIY solutions for specific monitoring applications and working environments.

El sector de agua potable y saneamiento en Paraguay: evolución y perspectivas

“…Al conseguir visualizar cada parte de dichos sistemas complejos y dinámicos, se puede mejorar sustancialmente la relación costo-rendimiento y la sostenibilidad de los actuales procedimientos de provisión de agua (Stankovic, Hasanbeigi , & Neftenov, 2020). Otro ejemplo relevante para el contexto local es la utilización de un Vehículo Superficial Autónomo (VSA) de bajo costo y open-source para el monitoreo de plantas de tratamiento del tipo de lagunas de estabilización (Cuppens, Menesse, Caligaris, Marecos, & Wyseure, 2019).…”

“…Como mencionado en el capítulo anterior, el efluente de las lagunas de estabilización se caracteriza típicamente por elevadas concentraciones de algas y nutrientes, lo cual genera un impacto negativo al ambiente en caso de que el cuerpo receptor no tenga suficiente capacidad de dilución. En dicho contexto, la implementación de proyectos de reúso del efluente para el riego de cultivos agrícolas o para piscicultura podría ser una solución sostenible (Cuppens, Wyseure, Marecos, & Smets, 2008), pudiendo a su vez servir como fuente adicional de ingresos para los prestadores de servicios. Además, la presencia de nutrientes y materia orgánica en el efluente representa una alternativa de fertilización a bajo costo.…”