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Automazione e Strumentazione
Maggio 2016
INDAGINE
approfondimenti
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coinvolgono i paradigmi di
Internet of Things
e di
location awarness
(conoscenza dello stato
della persona o del sistema in un determinato
luogo). Il location awareness è particolarmente
importante in ambito indoor. L’uso di sensori di
localizzazione in combinazione con altri sensori
di umidità, temperatura, luminosità, microfoni
ecc. presenti nei sistemi di navigazione rende
possibile contestualizzare la localizzazione. L’u-
tilizzo di più sensori per la localizzazione e per
l’awareness necessita avanzate metodologie di
sensor data fusion
e
inferenziali
per ottenere
informazioni attendibili ed efficaci, evitando l’ac-
cumulo di errori nel calcolo relativo.
Non ultimo è da menzionare il
laser scanning
,
una nuova tecnologia di rilievo topografico cor-
redata da sofisticati software che permettono la
gestione di enormi moli di dati. L’elaborazione
di questi dati permette la costruzione di modelli
intelligenti 3D e l’export degli stessi in diversi
formati. Il Laser Scanning si può implementare
con altre piattaforme topografiche tra cui spicca
il
Georadar
e con l’uso combinato della georefe-
renziazione di tutti i dati e di altri sistemi e com-
ponenti quali stazioni totali, GPS, strumenti laser,
ricevitori, antenne e software.
Alle tecnologie di localizzazione si affiancano le
tecniche di localizzazione
, ovvero una serie di
metodi computazionali che consentono di utiliz-
zare le informazioni catturate dai sensori per otte-
nere la posizione dell’oggetto. Le principali sono la
triangolazione
, la
prossimità
, il
dead reckoning
.
La
triangolazione
è una tecnica che utilizza la
lateralizzazione o l’angolazione per calcolare la
posizione di un oggetto in base alla sua distanza
relativa a punti fissi nello spazio e alle proprietà
geometriche dei triangoli. La tecniche di latera-
lizzazione ottengono la localizzazione da misure
di distanza da più punti di riferimento. Si parla
di trilateralizzazione quando sono utilizzati tre
punti di riferimento.
La distanza viene calcolata in base al tempo di
propagazione del segnale di riferimento (caratte-
rizzato da velocità costante). In quest’ambito sono
disponibili varie
tecniche di ranging
: Direction
of Arrival (DoA), Time of Arrival (ToA), Time
Difference of Arrival (TDoF), Round Trip Time
(RTT), Received Signal Strength Information
(RSSI). I metodi basati sull’angolazione valutano
l’angolo di arrivo (AoA) e possono utilizzare solo
due riferimenti, ma questa tecnica è più efficente
se si utilizzano array di riferimenti.
La
prossimità
è invece una tecnica che stabili-
sce la vicinanza di un oggetto ad un sensore. La
misura di vicinanza si ottiene misurando quantità
fisiche che si modificano in presenza dell’og-
getto, ad esempio campi elettrici o magnetici.
Infine, la
dead reckoning
determina la posizione
in maniera incrementale in base alla posizione
precedente. Questa tecnica è particolarmente
efficace nella localizzazione basata sui
sensori
inerziali
. A fronte di un elevata precisione e affi-
dabilità, il limite di questa tecnica è l’accumulo
di errori dovuto alla natura relativa e non assoluta
del modello computazionale.
Applicazioni
In campo industriale non mancano esperienze
consolidate nel settore dei trasporti, dell’energia,
della gestione delle utilities e dell’oil&gas.
I
sistemi di trasporto intelligenti
sono forte-
mente basati sulle tecniche GIS/GPS grazie a
sistemi di navigazione e controllo satellitare,
controllo e micro-regolazione del traffico,
monitoraggio dell’incidentalità, supporto di
sistemi esperti per la valutazione delle infra-
strutture, erogazione via web di servizi di infor-
mazione della rete viaria.
Un altro settore che ha tratto grande beneficio
dall’utilizzo dei GIS è quello delle
utility
e dei
servizi erogati su base territoriale (energia, gas,
acqua, calore, raccolta e smaltimento rifiuti, reti
di telecomunicazioni). In quest’ambito il dato
geografico/spaziale pervade praticamente ogni
attività: dalla progettazione ingegneristica all’a-
nalisi delle reti, dalla gestione operativa al tele-
controllo, dal servizio di supporto clienti alla
manutenzione dei guasti. Nella maggior parte dei
casi sono state realizzate mappe delle reti tecno-
logiche che includono le localizzazioni dell’u-
tenza. Anche l’integrazione dei database tecnici
delle reti con i database amministrativi relativi a
utenti, clienti e consumi sono piuttosto diffusi.
Nel settore
Oil&Gas
i sistemi GIS accompa-
gnano studi topografici attraverso l’utilizzo di
strumentazione GPS ad elevata risoluzione. La
georeferenziazione dei riferimenti
naturali
unita alla
mappatura delle condotte
effettuata
tramite sensori inerziali assicura funzioni e
misure quali il rilievo di profondità, delle curva-
ture e della sforzature delle condotte, il plottag-
gio del tracciato della condotta e delle relative
coordinate cartografiche, la conversione e il tra-
sferimento dei dati cartografici in funzione del
sistema di riferimento adottato dall’operatore, la
pianificazione delle situazioni di emergenza.
Infine, il crescente utilizzo del web ha trai-
nato le prime efficaci applicazioni
Web-GIS
e
Cloud-GIS
. Un GIS richiede grandi capacità
di eseguire analisi spaziali, modellizzazioni e
simulazioni. I GIS possono trarre un beneficio
notevole dalle piattaforme web e cloud, perché
sono resi più accessibili, più veloci da organiz-
zare, più largamente disponibili.