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Tecnologia

 

 

 

Le reti di sensori wireless
 Una rete di sensori wireless è una rete a maglia attraverso la quale i sensori o nodi, alimentati a batteria o rete elettrica, comunicano in radio frequenza le grandezze fisiche rilevate in tempo reale.

 

La rete A3 e EM della Spinwave sono reti wireless a 2,4GHz che trasmettono in modalità DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) dello standard IEEE 802.15.4 e del relativo protocollo ZigBee, appartenenti alla stessa famiglia dei più noti Bluetooth e WiFi. Le reti A3 e EM applicano anche variazioni dinamiche di queste frequenze, ottenendo una maggiore resistenza alle interferenze, superando i limiti di ZigBee in ambienti con disturbi in radio frequenza e aumentando il range di trasmissione.

 

Questi protocolli di trasmissione sono stati progettati appositamente per gestire comunicazioni bidirezionali a basso consumo e per la creazione di reti multi-hop (come Internet). Sfruttando le comunicazioni peer-to-peer tra i dispositivi, o nodi, il protocollo implementa potenti funzioni come la bidirezionalità, l’autoconfigurazione, l’autoriparazione, la propagazione dei messaggi con  particolare attenzione alla gestione del consumo delle batterie dei nodi. Per facilitare la configurazione della rete ed aumentare l’affidabilità delle comunicazioni, vengono implementati collegamenti ridondanti. Inoltre, sarà a breve possibile l’integrazione di prodotti wireless di terze parti con la piattaforma di sensori wireless Spinwave.


Il campo di applicazione è ovunque vi sia la necessità di monitorare grandezze fisiche e logiche in tempo reale: l'unico limite  di queste reti è la nostra fantasia.


 

 

 

 

Componenti del sistema

Le componenti che interagiscono per il funzionamento di una rete di sensori wireless sono:


• Nodo RFD. I nodi RFD (Reduced Function Device) sono costituiti da un ricetrasmettirore radio miniaturizzato, alimentato a batteria, che fornisce la trasmissione e la ricezione di dati da/a sensori (es. temperatura, umidità, luce, movimento, pressione, gas, ecc.) ed attuatori (es. ventilatori, LED, interruttori, ecc.) verso un computer server. Con la bidirezionalità, i sensori collegati ai nodi possono essere calibrati, abilitati o disabilitati da remoto e i nodi stessi possono essere riprogrammati con una versione diversa di firmware. Spinwave produce alcuni nodi già specializzati: SWDT nodo che incorpora un sensore di temperatura e umidità, SWOCC nodo che incorpora un sensore di presenza PIR e, tra breve, sarà disponibile un nodo che interfaccia verso sensori PT100. Con un intervallo di rilevazione dei dati di due minuti la batteria dura oltre tre anni.


• Nodo FFD. I nodi FFD (Full Function Device) oltre a rilevare diverse grandezze provenienti dai sensori connessi sono utilizzati per inoltrare e instradare i dati trasmessi tra i nodi RFD e il computer server. Essi trasmettono i messaggi ricevuti dai nodi RFD o da altri nodi FFD verso il nodo che è fisicamente connesso (gateway) alla rete LAN. Essi possono interfacciare, per ciascuna porta, termistori, sensori con interfaccia 0-5V, contatti ON/OFF, 0-20mA, in modo configurabile. Oltre alla lettura dei dati rilevati possiedono dei relè che possono essere aperti o chiusi da remoto. Il numero degli ingressi e uscite configurabili possono essere:

2 ingressi analogici e 2 relè in uscita

8 ingressi analogici e 8 uscite analogiche

8 ingressi analogici e 13 relè in uscita

32 ingressi analogici

I nodi FFD possiedono della memoria dove memorizzare i dati in transito e le tabelle di instradamento e sono alimentati esternamente.


• Nodo Gateway. Il nodo Gateway è l’interfaccia tra la rete wireless di sensori ed il mondo esterno. Esso riceve e trasmette tutti i messaggi da/verso la rete di sensori wireless e il mondo wired. Non necessita di un PC in quanto include un server con interfaccia web, accedibile attraverso la porta Ethernet, che svolge tutte le funzioni hardware e software. Tutti i dati di configurazione relativi alla rete di sensori wireless sono memorizzate internamente. I dati e la configurazione è anche disponibile attraverso l’interfaccia ModBus.


• Software di gestione. Il software di gestione della rete è installato nel firmware del gateway ed è accedibile attraverso un qualsiasi browser web in modalità https o attraverso il protocollo ModBus. Attraverso questo software è possibile effettuare tutte le fondamentali operazioni per una rete wireless:

  • • Impostazione: autenticazione del nodo, associazione fisica e logica
    • Configurazione: identificazione, configurazione dei sensori e dei nodi wireless
    • Monitoraggio: monitoraggio dei dati, del funzionamento e della connettività della rete
    • Gestione: aggiornamento del firmware dei nodi, attivazione e disattivazione dei dispositivi e delle reti
    • Integrazione: interfacciamento con applicativi esistenti e integrazione con protocolli e standard


 
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