Monitoraggio remoto impianti tecnologici: quando i dati non arrivano

Un impianto tecnologico è un insieme di sottosistemi e di apparecchiature, ognuna delle quali svolge una funzione specifica. La particolarità che ci interessa considerare in questo articolo, è quella della distribuzione spaziale dei vari elementi che lo compongono.

A seconda della tipologia di sistema tecnologico possiamo parlare di metri (come per una macchina di processo) fino a centinaia o migliaia di metri quando si parla di sistemi molto complessi come impianti industriali (ad esempio centrali di produzione elettrica, raffinerie, acciaierie ecc…).

Il monitoraggio di questi sistemi “distribuiti” se dal lato sensoristico viene risolto facilmente grazie alla vastissima scelta di “nodi” adattabili a qualsiasi situazione, grandezza fisica da rilevare e grado di protezione, viene spesso trascurata riguardo il trasporto del dato: ed è qui che spesso insorgono problemi.

Il vero rischio, quindi, non è legato alla vulnerabilità del singolo sensore, ma piuttosto è che il dato non arrivi, arrivi a intermittenza o arrivi in una forma che non è più utilizzabile (e sono guai se ce ne accorgiamo solo dopo che l’impianto è entrato in funzione).

Se il dato non è continuo, la gestione del sistema diventa difficile, aumentano i fermi impianto, si allungano i tempi di diagnosi e ripristino; in pratica si perde la possibilità di lavorare in modo prevedibile aumentando esponenzialmente i costi.

Il problema quindi non è il sensore, ma il percorso del dato

Il punto chiave è guardare l’impianto nel suo insieme. Il sistema da monitorare integra i sensori, ma anche la rete di comunicazione, la supervisione e la sicurezza del dato. La scelta del sensore è importante, ma da sola non garantisce un risultato stabile: fa la differenza capire che dato serve, dove deve arrivare e come farlo arrivare sempre, senza complicazioni inutili.

È spesso qui che nascono i problemi: collegamenti esposti, tratti vulnerabili, alimentazioni non stabili, copertura mobile discontinua o integrazioni che costringono a rivedere più del necessario la progettazione. Dal sensore all’azione (attuatore o sistema di supervisione) non devono esserci perdite di informazione o latenze. Questo fa la differenza in un’architettura IoT ben progettata.

Un metodo pratico: tre livelli che devono funzionare insieme

Per progettare o riprogettare la raccolta e l’invio dati da remoto, conviene ragionare per livelli.

Il primo è la raccolta del dato in campo

Qui l’obiettivo è ridurre i punti fragili e costruire una base ordinata ed estendibile. In aree isolate o in quota, ad esempio, la sensoristica wireless può togliere di mezzo tratte lunghe e vulnerabili, rendendo più semplice aggiungere nuovi punti di misura senza rifare infrastrutture. Questo comporta anche una progettazione che tenga conto dell’ambiente: si rende quindi necessario pianificare attentamente la nuova rete wireless costruendo un modello di radioplanning preventivo.

Il secondo livello è il trasporto del dato a valle o verso la centrale (Network server)

A volte un ponte radio è perfetto per questo, ma non sempre è possibile: la linea di vista può mancare e l’orografia può imporre scelte diverse. In questi casi si può considerare una connettività su rete mobile, ben progettata e protetta da VPN. Lo scopo è garantire continuità e sicurezza per non trasformare il collegamento in un “punto debole” occulto.

La rete di trasporto in sintesi deve essere affidabile, il suo costo adeguato all’importanza del dato: nella progettazione è necessario non fossilizzarsi solo su modalità note, infine è molto importante valutare la sicurezza dell’informazione contro possibili manipolazioni fraudolente, ed un sistema di backup, se la situazione lo richiede.

Il terzo livello è l’integrazione nel quadro di controllo o in centrale (network server application server, PLC, scada).

Far arrivare i dati non basta: questi devono essere subito utilizzabili. Significa usare protocolli corretti; esistono molti protocolli di comunicazione industriale: esempio MQTT, Modbus TCP/IP, BACnet IP; la scelta del quale può essere vincolata dai sistemi a valle dei sensori e di processamento dell’informazione. Questo riguarda anche il mantenere la compatibilità con apparati esistenti; in alcuni contesti è necessario ripristinare il dato analogico come un 4–20 mA, dopo averlo digitalizzato per trasportarlo a grande distanza. Un’integrazione PLC fatta con criterio evita di stravolgere ciò che già funziona e trasforma il dato in azione: controllo, allarmi, report e supervisione. Infine per impianti esistenti in fase di obsolescenza, una transizione graduale a sistemi affidabili e sicuri con un upgrade tecnologico scalare, permette di modulare gli investimenti ottenendo un risultato finale sostenibile.

Cosa cambia quando il dato diventa continuo e affidabile

Quando il dato diventa continuo, la gestione dell’impianto diventa più stabile e prevedibile. Non devi più aspettare che si presenti un’anomalia evidente per capire cosa sta succedendo: la manutenzione preventiva si basa su queste informazioni, vedi subito se un valore si discosta dal normale, se un livello varia troppo rapidamente o se una misura manca da alcuni minuti. Questo riduce i tempi di diagnosi e permette di intervenire in modo più mirato.

Cambia anche la qualità del controllo: con dati affidabili puoi impostare allarmi coerenti, distinguere più facilmente un problema di misura da un problema di collegamento e monitorare l’andamento nel tempo senza “buchi” o discontinuità. Il risultato è meno rumore operativo e più informazioni utili per decidere.

Infine, un dato continuo in una rete affidabile rende l’impianto più pronto a evolvere. Se domani aggiungi nuovi punti di misura o nuove logiche di supervisione, non devi ricostruire il percorso ogni volta se ti appoggi a una infrastruttura con un flusso dati già solido, progettato per reggere nel tempo e ridurre fermi e interventi non necessari.

Approfondisci con esempi reali

Questo metodo vale indipendentemente dal settore: lo applichiamo nelle nostre soluzioni IoT, dalla telelettura delle utenze ai servizi per la città, fino a progetti come Agrismart e al monitoraggio ambientale.

Se vuoi vedere come questo approccio viene applicato sul campo, trovi tutti i dettagli nel case study dell’intervento in provincia di Sondrio puoi anche scaricare la scheda PDF dalla documentazione tecnica

Se ti interessa vedere altri casi oltre a questo, nella sezione installazioni IoT trovi progetti simili e applicazioni concrete, utili per farti un’idea delle possibili architetture e dei risultati ottenibili.