SETTEMBRE 2013
FIELDBUS & NETWORKS
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Fieldbus & Networks
sensori dell’impianto senza dover fruire di batterie dedicate. Tale
scelta abbatte i costi manutentivi per la sostituzione periodica delle
batterie limitando significativamente anche l’uso di materiali inqui-
nanti. Un edificio di nuova concezione è tipicamente dotato di centi-
naia di sensori che monitorano le condizioni dello stesso e che devono
essere alimentati costantemente per fornire dati in tempo reale.
Il progetto prevede che l’energia per i sensori sia acquisita diretta-
mente dall’ambiente sfruttando la luce o le vibrazioni come fonti di-
rette. La disponibilità perpetua di energia è resa possibile dall’uso di
unità elettroniche di acquisizione ad elevata efficienza che, insieme
al network wireless e al sistema di controllo, completano il disegno
infrastrutturale del progetto. Bridge dedicati permettono, inoltre, di
mantenere la interoperabilità di Tibucon con i sistemi già presenti
estendendo così la applicabilità a edifici già cablati.
Energia distribuita
I principali sistemi green di acquisizione di energia elettrica per la
alimentazione dei sensori sono basati sull’energia luminosa, termo-
elettrica e vibrazionale. Il fotovoltaico è senz’altro la tecnologia più
stabile che permette di acquisire grandi quantitativi di energia anche
attraverso luce artificiale. Un’altra fonte è data dai sistemi termo-
elettrici che sfruttano il differenziale di temperatura tra corpi dello
stesso dispositivo per far circolare corrente e ottenere così l’energia
necessaria per alimentare i sensori. Le tecnologie che sono in grado di
trasformare l’effetto vibratorio in energia elettrica sono di tipo piezoe-
lettrico, elettromagnetico ed elettrostatico anche se solo le prime due
hanno trovato un effettivo riscontro su dispositivi commercializzabili.
Nonostante il particolare interesse per questo terzo modo di alimenta-
zione dei sensori esistono limitazioni spesso strutturali nell’uso di tali
apparati generate dalla frequenza vibrazionale non sempre coerente
con le capacità dei mezzi. La scelta tecnologica concorre fortemente
al raggiungimento degli obiettivi del progetto e delle sue successive
implementazioni. La destinazione degli edifici può, inoltre, influenzare
tali scelte in termini sia di tipo di controllo richiesto sia di vivibilità.
Attraverso la sperimentazione adottata durante il progetto Tibucon,
si è potuto constatare che la scelta tecnologica che meglio si adatta
alle diverse esigenze è senz’altro quella basata sul fotovoltaico sia
con pannelli interni alimentati a luce artificiale ma anche esterni qua-
lora si dovesse potenziare l’impianto. Tali sistemi sono da considerare
preferibili nella progettazione generale lasciando ai dispositivi termo-
elettrici il compito di back up.
Interoperabilità garantita
Mentre la standardizzazione dei layer tecnologici del protocollo di
comunicazione facilita la interconnessione e la gestione sistemica,
il vincolo delle risorse a disposizione in un contesto come quello
descritto è tale da dover attuare scelte non sempre completamente
standard. Ne sono un esempio i due primi layer di comunicazione
WSN (Wireless Sensor Network) di Tibucon. Dal punto di vista archi-
tetturale Tibucon prevede un layer di comunicazione del protocollo
WSN creato ad hoc per lo scopo sfruttando logiche più di mercato
per ciò che concerne alcuni degli strati superiori. Lo strato MAC (Me-
dium Access Control) è responsabile della gestione del network oltre
a determinare l’instradamento dei pacchetti informativi e tale strato
per la soluzione Tibucon è stato progettato per utilizzare una quantità
di energia particolarmente limitata.
Per Tibucon la accessibilità delle informazioni è garantita dalla uti-
lizzazione dello standard 6LowPAN (IPv6 over Low Power Wireless
Personal Area Networks) nel layer data link che riesce ad avvicinare
la gestione dei nodi ad una connettività di tipo IP.Tale standard co-
stituisce la scelta più idonea per conferire al sistema la facoltà di
comunicare attraverso router senza un firmware ad hoc. Lo standard
definisce il formato dei pacchetti IPv6 per una trasmissione attraverso
la rete di tipo IEEE 802.15.4. 6LowPAN garantisce, infine, la modalità
frammentazione e la riaggregazione dei pacchetti rendendo coerente
la trasmissione di pacchetti dati voluminosi.
Conclusione
In attesa dei risultati definitivi del progetto Tibucon, che saranno di-
sponibili per la seconda metà del 2013, si può però già certamente
prevedere come la sperimentazione potrà trovare effettivo riscontro
in ambito applicativo attraverso lo sviluppo di sistemi adattabili ai vari
contesti costruttivi.
È auspicabile, inoltre, che l’abbattimento dei costi associati al con-
trollo degli impianti Hvac possa percorrere velocemente anche questa
strada non solo favorendo i Paesi europei che hanno condotto il pro-
getto ma anche tutti gli altri in una modalità integrata.
Mentre la standardizzazione dei layer tecnologici del protocollo
WSN facilita la interconnessione e la gestione sistemica, le scarse
risorse a disposizione costringono a scelte non sempre standard
I sistemi termoelettrici sfruttano il differenziale di temperatura tra
corpi dello stesso dispositivo per far circolare corrente e ottenere
così l’energia necessaria per alimentare i sensori Tibucon
