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approfondimenti
Ottobre 2014 ■ Automazione e Strumentazione
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Il consolidamento di numerose tecnologie in
radiofrequenza e l’elevato livello di integrazione
dei componenti elettronici (grazie a caratteristi-
che di basso consumo, dimensioni ridotte, basso
costo) hanno favorito l’uso di sensori con inter-
facce wireless. A questo processo si sono accom-
pagnate tecniche di modulazione sofisticate (alta
velocità, elevata affidabilità) e la riduzione delle
“barriere all’adozione” da parte degli utenti. Il
funzionamento wireless dei sensori si associa non
solo all’assenza di collegamenti fisici, ma anche
all’assenza della rete di alimentazione.
Nelle WSN sono previsti metodi di “risveglio” su
evento e spegnimento automatico, oltre alla pre-
senza di un “coordinatore” (interlocutore remoto
del sensore) che sceglie il canale di comunicazione
e rimane in ascolto. In rete i sensori wireless pos-
sono supportare la semplice estensione alla topo-
logia a stella disattivandosi nel caso escano dal
raggio di azione del nodo “coordinatore” o sfrut-
tare algoritmi di sincronizzazione e localizzazione
dei nodi. In tal caso alcuni nodi possono fare da
“ponti” per la trasmissione (architetture Mesh). La
scelta del percorso dipende dallo stato delle batte-
rie dei nodi e dalle interferenze.
Le reti wireless di sensori (WSN, Wireless Sensor
Network) o di sensori e attuatori (WSAN, Wire-
less Sensor Actuator Network) sono dunque reti
ad hoc a basso costo utilizzate per il rilevamento,
l’elaborazione e la trasmissione dati (ad esempio,
le reti WPAN basate sullo standard IEEE 802.15).
I nodi della rete sono caratterizzati da un’architet-
tura relativamente semplice con una potenza di
calcolo e trasmissione moderata.
La diffusione delle WSN / WSAN
Il funzionamento wireless
di sensori e attuatori in
rete si accompagna non
solo all’assenza di colle-
gamenti fisici, ma anche
alla indisponibilità della
rete di alimentazione. A
questo scopo i dispositivi wireless sono dotati
di sistema di alimentazione autonoma a batteria,
algoritmi per l’allungamento della vita delle batte-
rie dei sensori, duty cycle ridotto (molto minore di
1) e tecniche di cattura dell’energia di tipo “energy
harvesting”.
L’impiego delle reti WSN (Wireless Sensor Net-
work) e WSAN (Wireless Sensor Actuator Net-
work) è in costante aumento per la sostituzione
di cablaggi e nell’installazione di micro-sensori.
Nelle realizzazioni indoor e outdoor vengono
realizzate per integrare sistemi di termoregola-
zione (HVAC, temperatura, umidità), monitorag-
gio ambientale (terra, aria, acqua), agrindustria
(microclima, irrigazione, luce), misure industriali
(accelerometri, vibrazioni, pressioni), robotica
(sensori di posizione e coordinamento), monito-
raggio strutturale (gallerie, dighe, ponti), domo-
tica (sistemi di sicurezza e controllo) e automa-
zione infrastrutture (interruttori, sonde, valvole,
comandi, allarmi).
Nel settore Oil & Gas le reti wireless prevedono
l’impiego di sistemi RTU (Remote Terminal
Unit) che contribuiscono a migliorare l’efficienza
della produzione, il monitoraggio delle emissioni
ambientali, la gestione tempestiva di allarmi e la
raccolta di informazioni.
I fattori tecnologici alla base dello sviluppo di
WSN e WSAN sono la miniaturizzazione dei
componenti elettronici e degli apparati, i bassi con-
sumi elettrici e l’introduzione di standard interope-
rabili (WirelessHart, Isa SP100). Oltretutto i sen-
sori wireless rappresentano la soluzione ottimale
per acquisire dati in prossimità di pozzi e piping
distribuiti su vaste aree, dove è assente la rete di
alimentazione elettrica. Collegati fino a decine di
kilometri a sensori alimentati a batterie, gli appa-
rati RTU possono inviare dati ai centri di controllo
tramite ponti radio, reti GSM, GPRS o satellitari.
Hanno così origine sistemi territorialmente com-
plessi e distribuiti, con architetture Mesh, in grado
di realizzare comunicazioni in tempo reale tra
apparati periferici e centri di supervisione. ■
La definizione che riportiamo in
questa pagina è tratta e parzial-
mente rielaborata dall’autore a
partire dal “Dizionario di Automa-
zione e Informatica Industriale”,
a cura di Armando Martin, pagg.
288, Editoriale Delfino
Ringraziamo autore ed editore per
la collaborazione.
@armando_martin
Armando Martin
LE PAROLE CHIAVE DELL’AUTOMAZIONE
Le reti wireless di sensori (WSN, Wireless Sensor Network) o di
sensori e attuatori (WSAN, Wireless Sensor Actuator Network)
sono reti ad hoc a basso costo utilizzate per il rilevamento,
l’elaborazione e la trasmissione dati in svariati campi applicativi.
DIZIONARIO
WSN, Wireless Sensor Network
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