Applicazione
Le frane rappresentano un rischio significativo, ecco perché sono necessari metodi efficaci di prevenzione e sistemi di rilevamento come il monitoraggio IoT delle frane. Ci concentreremo su un caso recente in un Paese Europeo in cui una nuova autostrada costruita necessitava di costante monitoraggio dei pendii a causa dell’alto rischio di eventi di questo tipo nell’area circostante. Per garantire la sicurezza, sono stati installati vari strumenti geotecnici come piezometri, inclinometri ed estensimetri per valutare la stabilità del terreno. Tuttavia, è importante notare che le frane sono spesso influenzate dai fenomeni meteorologici, in particolare dalle piogge. Periodi prolungati di piogge invernali possono potenzialmente innescare frane nei mesi successivi, mentre piogge intense sporadiche sono generalmente meno pericolose a questo riguardo. È quindi imprescindibile raccogliere dati meteorologici su un periodo prolungato.
Per potenziare gli sforzi di prevenzione delle frane, sarebbe vantaggiosa l’implementazione di pluviometri intelligenti. Questi dispositivi avanzati misurerebbero e monitorerebbero con precisione i livelli di pioggia, fornendo dati importanti per la valutazione del rischio da frana. Inoltre, l’inclusione di sensori di monitoraggio della temperatura e di sensori di umidità e temperatura IoT offrirebbe preziose informazioni sulle condizioni ambientali circostanti l’area interessata. Monitorando le variazioni di temperatura e i livelli di umidità, è possibile identificare possibili cause di frane. Inoltre, l’uso di attrezzature resistenti all’umidità garantisce la durabilità e l’affidabilità di questi sistemi di monitoraggio in condizioni meteorologiche avverse.
Proposta
La richiesta è quella di creare un sistema di acquisizione dati meteorologici da associare a misurazioni geotecniche, per effettuare un’analisi costante e il più vicina possibile del rischio frane. Un registratore dati per misurazioni geotecniche era già stato utilizzato durante la costruzione. È stata proposta la possibilità di espandere i suoi ingressi, creando così un sistema basato su un unico registratore dati, tuttavia il cliente ha deciso di avere un sistema dedicato.
Lo scopo principale del dispositivo sarà effettuare misurazioni relative alla quantità di pioggia, ma poiché l’applicazione riguarda un’autostrada, il cliente ritiene opportuno fornire una stazione meteorologica completa per misurare temperatura ambientale, umidità e velocità del vento.
Altri requisiti sono la possibilità di interrogazione remota e generazione di allarmi, la classe di protezione IP 66 e una robustezza generale adatta a questo tipo di utilizzo.
Requisiti
Next Industries produce – insieme alla linea di data logger NI2400 – i dispositivi NI400, che sembrano essere la soluzione ideale per questa applicazione. Si tratta di un registratore dati di ultima generazione dalle dimensioni moderate, progettato per l’uso esterno, con un robusto involucro IP67. Sono disponibili 4 canali di ingresso, configurabili come ingresso in tensione o corrente. Tutta l’elettronica interna è sottoposta a tropicalizzazione, che aumenta l’isolamento elettrico, la resistenza all’umidità e all’ossidazione, in altre parole, l’affidabilità a lungo termine. L’affidabilità è stata migliorata dalla presenza di scaricatori gas e ingressi a relè. Anche se dotato di una potente CPU ARM e di acquisizione dati a 24 bit, questo registratore dati può funzionare per lunghi periodi con le batterie AA interne, se necessario. Le capacità di archiviazione dati soddisfano tutte le esigenze; le misure sono salvate in una memoria non volatile da 2GB. È anche possibile scaricarle con una chiave USB. Un’altra caratteristica richiesta, l’invio automatico di notifiche, è resa possibile da un modem GSM integrato in un piccolo modulo plug-in sulla scheda principale del datalogger. Attraverso lo stesso modem GSM, il registratore dati può inviare avvisi basati su parametri definiti dall’utente via SMS ed e-mail. I seguenti sensori sono stati utilizzati per questa applicazione: N.1 pluviometro, N.1 anemometro, N.1 sensore di temperatura e umidità.
Pluviometro
Next Industries non ha un pluviometro nel suo catalogo, quindi è stato trovato tra i dispositivi sul mercato. Il dispositivo selezionato è dotato di un’uscita loop di corrente 4-20mA ed è stato collegato al canale 1 del registratore dati.
Sensore di Temperatura e Umidità
Il sensore di temperatura e umidità relativa NI-EE60 è dotato di 2 uscite in tensione – rispettivamente per temperatura e umidità – che sono state collegate ai canali 2 e 3 del data logger. È stato utilizzato insieme ad accessori per il montaggio esterno (protezione dalle radiazioni solari e dalla pioggia).
Anemometro
L’anemometro NI-WSS-01 è un dispositivo dotato di uscita in tensione ed è stato collegato al canale 4 del datalogger. Una caratteristica importante del registratore dati NI400 è che può eseguire una conversione automatica delle misure acquisite in unità ingegneristiche, ad esempio la trasformazione del valore di tensione 0,4..2V in uscita dell’anemometro in metri/secondo di velocità del vento e registrare i dati di quest’ultimo.
Trasferimento dati CSV
In questo tipo di applicazione, i clienti solitamente desiderano monitorare ed analizzare i dati per mezzo del software proprietario.
Attraverso una connessione FTP e con il modem interno del NI400, è possibile inviare dati in formato CSV a un server; questo può avvenire dopo ogni acquisizione o secondo un tempo preimpostato.
Conclusioni
L’impianto geotecnico di monitoraggio si integra perfettamente con il sistema di acquisizione dati meteorologici, creando così un sistema che offre un’analisi completa dello stato del rischio di frane. Il sistema è dotato di tecnologie all’avanguardia, consentendo elevate capacità di registrazione dati e interazione remota. Di conseguenza, i decision-makers ottengono accesso a una ricchezza di informazioni aggiuntive sulle condizioni meteorologiche, migliorando ulteriormente la capacità di monitoraggio efficace delle frane.