Teoria

Il monitoraggio dei ponti è un’applicazione fondamentale per garantire la sicurezza delle persone che li attraversano. Un ponte è infatti soggetto non solo agli scavi o alla manipolazione del suolo dovuti all’attività umana, ma anche all’azione dell’acqua intorno ai pilastri. Uno dei problemi principali che abbiamo dovuto affrontare per sviluppare questo sistema è stata la presenza di molti nodi di misura con diversi punti di misura ciascuno; nel caso di sistemi cablati, questo comporta la presenza di molti cavi che corrono lungo il ponte. In questo caso abbiamo utilizzato diversi sensori intelligenti come accelerometri, sensori di temperatura e inclinometri, tutti collegati alla nostra interfaccia wireless. NI-203 con sigfox radio è un’interfaccia wireless a bassa potenza che permette il funzionamento a batteria a lungo termine e l’interazione intelligente tra sensori, dispositivi, cloud portal.

Obiettivo

Next Industries è un’azienda italiana di sviluppo e produzione di sistemi acquisizione dati, i cui prodotti trattano anche applicazioni di monitoraggio strutturale. L’azienda è giovane, nata nel 2014, ma ha già avuto esperienza in applicazioni geotecniche; così quando gli è stato chiesto di occuparsi del sistema di monitoraggio di un ponte, ha accettato la sfida, forte con il suo personale qualificato e le più moderne tecnologie ora sul mercato.

Il monitoraggio dei ponti è un’applicazione fondamentale per garantire la sicurezza delle persone che li attraversano. Un ponte è infatti soggetto non solo agli scavi o alla manipolazione del suolo dovuti all’attività umana, ma anche all’azione dell’acqua intorno ai pilastri.

Una pianificazione corretta è la base per un monitoraggio ponte di successo, come funzione primaria di acquisizione dei dati abbiamo quella di garantire la longevità della struttura, la sicurezza e il tempestivo intervento mirato in caso di danni. Prima di tutto, abbiamo dovuto decidere quali dispositivi costituivano l’equipaggiamento migliore con l’applicazione e abbiamo trovato alcuni tipi di sensori:

  • Accelerometro, utilizzato per monitorare le vibrazioni
  • Potenziometro lineare, utilizzato per monitorare la posizione(i) dell’articolazione di espansione e il movimento
  • Sensori di temperatura
  • Inclinometri, utilizzati per monitorare il grado e l’inclinazione

Anche il misuratore di tensione è uno strumento utile, ma abbiamo deciso di non usarlo, perché deve essere incorporato nel calcestruzzo per funzionare correttamente e per monitorare il processo di indurimento, quindi deve essere posizionato durante la costruzione.

Poi, abbiamo dovuto affrontare il problema di molti nodi di misura con diversi punti di misura ciascuno; nel caso di sistemi cablati, questo comporta la presenza di molti cavi che passano oltre il ponte con il rischio di aumento della possibilità di guasto e di introduzione di rumore – degradando così il segnale del sensore. Una soluzione con un singolo data logger come punto di concentrazione è deprecata.

Al fine di proporre soluzioni di monitoraggio efficaci e accurate, abbiamo dovuto tenere a mente i parametri critici per l’intero sistema di monitoraggio (sensori e interfaccia);

  • Precisione, correttezza, risoluzione e assenza di deriva
  • Durata, basso consumo energetico per registrazioni incustodite di lunga durata
  • Facilità di lettura, per una rapida interpretazione e presentazione dei dati

Next Industries è la seconda azienda italiana con un dispositivo sigfox-ready; grazie all’unione tra le tecnologie di Next e sigfox è possibile costruire reti wireless con dispositivi “intelligenti” sempre accesi e piccole quantità di dispositivi di datasending. Esattamente quello che ci serviva per completare con successo il nostro lavoro.

NI-203 con sigfox radio è un’interfaccia wireless a bassa potenza che permette il funzionamento a batteria a lungo termine e l’interazione intelligente tra sensori, dispositivi, cloud portal. Next Industries ha fornito per questo cliente 3 canali-sensori intelligenti che sono stati impostati fino a inviare 3 acquisizioni attraverso la connessione sigfox ogni 2 ore e che hanno permesso un accurato monitoraggio del ponte.

Un dispositivo NI-203 è stato posizionato in ogni nodo di misura, al fine di monitorare ogni giunto, pilastro e traliccio; tutti questi dati registrati sono stati memorizzati e mostrati attraverso Next Industries’ iot Cloud Web Portal, che permette anche allarmi di posta e analisi dei dati insieme al controllo in tempo reale dei dispositivi di campo. Una delle caratteristiche più apprezzate di questo Portale è la possibilità di creare dashboard diversi e di personalizzarli attraverso widget come: Gauge, combinazioni di misuratori, inclinometri, grafici di linea, istogrammi, tabelle, mappe (per geolocalizzare il sistema sensore/daq), immagini (ad esempio, un’immagine del ponte con la lettura del sensore sovrapposta dove viene visualizzata ogni posizione del sensore). Grazie all’utilizzo di sigfox NI-203, sono stati ottenuti i seguenti risultati;

  • Cavi brevi e ordinati
  • Abbonamento radio non economico
  • Nessuna infrastruttura radio da costruire, con un migliore impatto paesaggistico e riduzione dei costi
  • Cloud/Personal server per una facile lettura dei dati
  • Batterie di lunga durata
  • Ampia scelta di sensori compatibili (4..20mA, ratiometrici, vibranti, 0-10V, NTC, TC, RS485 Modbus) che, diventando SMART, consentire una raccolta più accurata e automatizzata dei dati ambientali con minore rumore errato tra le informazioni registrate
  • Alta risoluzione, precisione e precisione per misure più affidabili

L’aspetto importante di questa soluzione è la possibilità di utilizzare lo stesso sistema di monitoraggio e controllo in una vasta gamma di ambienti, tra cui la smart water, l’ambiente, l’esplorazione e un gran numero di altre applicazioni scientifiche.