Necessità di sensori wireless per il monitoraggio strutturale in caso di emergenza
L’emergenza sanitaria mondiale COVID-19 sta costringendo tutti a stare a casa. È favorito lo smart-working all’andare in ufficio o comunque fuori dalla propria abitazione. È proprio nel caso di questo tipo di emergenza che avere un sistema di monitoraggio remoto wireless permette di controllare lo stato di salute di ogni struttura monitorata da casa, con grande accuratezza senza nemmeno doversi recare in ufficio. In questi periodi le aziende che necessitano di controllare le strutture sono ridotte alle minime risorse, ma le costruzioni continuano ad invecchiare e divenire più fragili giorno dopo giorno.
I sensori wireless a controllo remoto velocizzano ovviamente il lavoro anche in situazioni ordinarie, possiamo quindi sostenere senz’altro che sono sempre di grande aiuto.
Ma come creare un network di sensori wireless?
Ci sono molte tecnologie wireless per la telecomunicazione dei sensori che danno la possibilità di creare un network per il monitoraggio strutturale. Tutte hanno i pro e i contro, ma ne esiste una di nuova generazione che sta diventando sempre più popolare, chiamata LoRaWAN.
Il LoRaWAN (Low Power Wide Area Network) è un protocollo per networking disegnato per collegare wireless più sensori ad internet. Il LoRaWAN usa uno schema di modulazione incredibile chiamato LoRa.
Il LoRa permette la comunicazione di dati attraverso lunghe distanze, riuscendo però ad assorbire pochissima energia dalle batterie dei sensori, che riescono quindi a durare anni utilizzando semplici piccole batterie commerciali. La comunicazione è sicura dato che tutti i dati vengono criptati (AES Secure Payload) prima dell’invio nell’etere.
Il LoRaWAN è una soluzione perfetta per il monitoraggio di salute strutturale dato che con un singolo ricevitore è possibile avere una copertura radio di chilometri. Una intera struttura (o più) può essere completamente collegata con un unico gateway di ricezione. Ci sono molti use cases certificati che dimostrano le performance del LoRaWAN, qua è possibile trovare alcune utili informazioni (https://lora-alliance.org).
L’obiettivo era testare quanto realmente fosse possibile collegare i sensori con il protocollo LoRaWAN. Il risultato è stato impressionante.
Il gateway di ricezione è stato piazzato in cima ad una collina e il team è sceso giù ad una distanza di circa 10 km.
I dati sono stati ricevuti con il massimo data rate (circa 5470 bit/s, SF=7) a 10 chilometri di distanza. La trasmissione è stata effettuata con una potenza di 14dBm, 0,025 W.
Questo test ha provato la grande capacità del LoRaWAN: comunicazione a lungo raggio con una trasmissione a bassa potenza.
Idealmente è possibile coprire un’intera città con pochi ricevitori LoRaWAN (qua è possibile leggere un articolo al riguardo) e monitorarne tutte le strutture d’interesse piazzandovi i sensori.
Conclusioni
Date la grandi performance del LoRaWAN Move ha deciso di di implementare una Radio LoRa in ognuno dei sensori per il monitoraggio della salute strutturale. Sono state sviluppate tre linee di prodotto:
-Deck — Monitoraggio dinamico di nuova generazione
-Inclinometro triassiale — Monitoraggio statico
-Accelerometro triassiale — Monitoraggio dinamico
Tutte utilizzano il LoRaWAN per la comunicazione dati con ottimi risultati.
