BMP Monitor v1.0.0

Sistema local para monitoramento, controle e analise BMP em biodigestor CSTR de bancada.

Esta e a versao 1 real do projeto, organizada para uso local, testes sem hardware e operacao real com ESP32/Arduino via serial USB.

Objetivo

O BMP Monitor foi criado para:

• coletar dados em tempo real
• controlar variaveis criticas do reator
• calcular biogas, metano e BMP com consistencia
• permitir validacao em modo teste
• permitir operacao em modo real
• manter o projeto simples, direto e facil de manter

Recursos principais

• backend Flask leve
• banco SQLite local
• dashboard web com Plotly
• calculo de BMP com correcao de branco
• ajuste cinetico B(t) = B0 * (1 - exp(-k * t))
• controle PID de temperatura
• logs de sistema
• exportacao CSV, JSON e relatorio JSON
• modo teste simulado
• modo real via serial USB

Estrutura do projeto

project/
  backend/
    app.py
    calculations.py
    control.py
    database.py
    sensors.py
  frontend/
    index.html
    script.js
    style.css
examples/
  arduino_serial_example.ino
scripts/
  start.sh
.vscode/
  launch.json
run.py
requirements.txt

Modos de operacao

Modo teste

Use quando quiser validar o software sem hardware real.

• sensor_mode = simulated
• gera sinais sinteticos de temperatura, pH, pressao, fluxo e CH4
• ideal para conferir graficos, banco, exportacao e calculos

Modo real

Use quando o sistema estiver ligado ao microcontrolador e sensores.

• sensor_mode = serial
• espera uma linha JSON por segundo pela porta USB
• ideal para ensaio real em bancada

Dependencias do sistema no Ubuntu

Se seu ambiente ainda nao tiver venv e pip:

sudo apt install python3 python3-venv python3-pip

Instalacao

python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt

Como rodar

python3 run.py

Abra no navegador:

http://127.0.0.1:5000

Passo a passo do modo teste

1. Instale as dependencias.
2. Rode python3 run.py.
3. Abra http://127.0.0.1:5000.
4. Confirme no painel: Versao 1.0.0 modo teste
5. Ajuste no formulario: Temperatura alvo = 35 Massa VS = 1 Fracao padrao CH4 = 0.60
6. Clique em Salvar configuracao.
7. Clique em Iniciar experimento.
8. Aguarde alguns minutos.
9. Verifique: graficos se movendo volume acumulado subindo BMP aumentando logs sem erros recorrentes
10. Exporte CSV e JSON.
11. Clique em Parar experimento.
12. Acesse GET /api/report para o resumo final.

Passo a passo do modo real

1. Monte o biodigestor e valide a calibracao dos sensores.
2. Programe o ESP32/Arduino para enviar uma linha JSON por segundo.
3. Use examples/arduino_serial_example.ino como ponto de partida.
4. Conecte o dispositivo via USB.
5. Descubra a porta serial:

ls /dev/ttyUSB* /dev/ttyACM*

6. No painel, configure: Modo de operacao = Real (serial USB) Porta serial = /dev/ttyUSB0 ou /dev/ttyACM0 Baudrate serial = 115200
7. Ajuste tambem: temperatura alvo massa VS branco pressao limite volume de headspace
8. Clique em Salvar configuracao.
9. Confirme que o painel mostra modo real.
10. Clique em Iniciar experimento.
11. Monitore dashboard e logs.
12. Ao final, pare o ensaio e exporte os resultados.

Configuracao via API

Se preferir, o modo real tambem pode ser configurado via curl:

curl -X POST http://127.0.0.1:5000/api/settings \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "sensor_mode": "serial",
    "serial_port": "/dev/ttyUSB0",
    "serial_baudrate": 115200,
    "target_temperature_c": 35.0,
    "substrate_vs_mass_g": 1.2,
    "blank_ch4_norm_ml": 15.0,
    "methane_fraction_default": 0.60
  }'

Formato esperado da serial

Uma linha JSON por leitura:

{"temperature":35.1,"ph":7.05,"pressure":103200,"gas_flow":0.0000012,"methane_fraction":0.61}

Endpoints principais

• GET /api/status
• GET /api/measurements?limit=1200
• POST /api/settings
• POST /api/experiment/start
• POST /api/experiment/stop
• POST /api/experiment/reset
• GET /api/export/csv
• GET /api/export/json
• GET /api/report

Parametros cientificos

• gas_flow em m3/s
• volumes internos em m3
• volumes exibidos no dashboard em NmL
• BMP em NmL CH4 / g VS
• correcao de branco por blank_ch4_norm_ml
• sem sensor CH4, o sistema usa methane_fraction_default

Confiabilidade operacional

• persistencia continua em SQLite
• logs no banco e em data/system.log
• filtro de media movel para ruido
• loop de aquisicao com tratamento de erro
• protecao termica acima de 45 C
• alerta de sobrepressao
• separacao clara entre aquisicao, controle, calculo e interface

Uso no VS Code

1. Abra a pasta do projeto.
2. Selecione .venv/bin/python.
3. Rode python3 run.py no terminal integrado.
4. Para debug, pressione F5.
5. Para editar o nucleo tecnico, abra: project/backend/calculations.py project/backend/control.py