SMART GEO per il monitoraggio di un sistema di barriere paramassi

Nell’ottobre 2016 è stato installato a Monteforte Cilento (SA) un sistema di monitoraggio automatico con controllo da remoto per barriere paramassi composto da 25 sensori SMART GEO gestiti da un data logger. Lunghezza dell’area oggetto dell’installazione : 2Km. Dati Installazione Hardware:
Tutto l’HW è operativo da Ottobre 2016 ininterrottamente.
Test preliminari sono stati effettuati per l’HW tutto il 2016 su un’istallazione pilota, ancora operativa, presso il complesso universitario di Monteluco di Roio, L’Aquila.
I sensori ed il data logger rispettano i classici standard della componentistica civile con garanzia nei termini di legge.
Nessun intervento ad oggi di manutenzione ordinaria.
Batterie ancora operative.
Dati Operativi
Registrati fenomeni di impatto
Dal dato accelerometrico si risale, dati i punti di installazione ed i dati della rete, all’energia dell’impatto.
Il dato inclinometrico è gestisto sempre a partire da un accelerometro triassiale a bordo del sensore.
Gli interventi registrati hanno permesso al comune di Monteforte Cilento di dimostrare i continui accadimenti presenti (ripetute cadute di massi di piccola e media dimensione ed energia) e richiedere una seconda installazione per migliorare la protezione delle strutture e delle strade già oggetto del primo intervento.
Non sono stati superati i limiti soglia e non si sono registrati allarmi.

Nodo Sensore SMART GEO

Data Logger SMART GEO

Sistema di alimentazione e trasmissione

SMART monitoring HOUSE installato in un edificio scolastico

RELAZIONE TECNICA
La Presente relazione tecnica di progetto descrive le caratteristiche del sistema e dei dispositivi realizzati per il monitoraggio strutturale di una struttura scolastica.

Descrizione generale dell’impianto
I sistemi prototipali realizzati a servizio dell’edificio consistono in una rete di sensori SMART monitoring HOUSE per il monitoraggio strutturale e del benessere termo igrometrico dei locali. In particolare le grandezze di interesse saranno valutati tramite 3 differenti tipologie di sensori:
-       inclinometro triassiale
-       sensore di temperatura (interna ed esterna)
-       sensore di umidità.
Le caratteristiche progettuali adottate, con riferimento alle normative vigenti, configurano l’apparato come un sistema elettronico a bassissima tensione.

Caratteristiche dell’impianto stesso
Il sistema realizzato è stato configurato con un’architettura a stella, dove il centro-stella è l’unità logica di coordinamento e trasmissione dei dati, mentre i singoli nodi periferici inglobano i sensori di monitoraggio le cui risposte vengono inviate al datalogger. I dati trasmessi dalla centralina di coordinamento vengono acquisiti e registrati da un web server appositamente sviluppato per l’applicazione in esame.
Nelle immagini seguenti è possibile osservare gli schemi a blocchi dell’architettura di sistema e dei singoli elementi costitutivi.

Modalità di installazione dei componenti
I singoli nodi della rete sono stati progettati considerando sia le necessità che le caratteristiche dell’ambiente di applicazione ed il loro posizionamento pensato per garantire un monitoraggio costante della struttura con ispezione dei parametri ambientali in diversi punti chiave. Di concerto con il Responsabile dei Lavori, l’ambiente oggetto di monitoraggio è stato individuato nella sala mensa dell’Istituto scolastico.
Il datalogger è posizionato nel locale indicato in figura e va tenuto lontano da fonti di calore e al riparo da campi elettromagnetici.
Su ogni nodo, i sensori di temperatura vanno posizionati nelle intercapedini come indicato in Figura 6 ed in modo da non essere direttamente influenzati dagli impianti di condizionamento (riscaldamento e refrigerazione) della struttura. Vanno installati ad una quota da terra pari a circa 1.5m dal suolo.
I sensori di umidità vanno posizionati sulla sezione di raccordo tra radice e parete, o in alternativa, sulla sezione di raccordo della parete con il soffitto in modo da percepire eventuali infiltrazioni di umidità dal basso o dal tetto della struttura.
Il sensore di inclinazione va posto in una scatola di ispezione ad una quota pari circa a metà altezza della parete e direttamente a contatto con lo strato di legno lamellare. Può essere posto in prossimità del nodo.

Descrizione delle prove effettuate sul sistema e dettaglio delle procedure
Il sistema prodotto è stato testato sia a livello funzionale che prestazionale, tanto a livello di singolo componente quanto a livello di sistema.

Tutti i sensori di temperatura
impiegati sui nodi sono stati testati in laboratorio a temperatura ambiente (21°) confrontando i dati misurati con termocoppie PT100 assunte come riferimento, l’errore massimo rilevato è stato di un grado centigrado.
Dettaglio procedure:
1)     Accensione sistema
2)     Attesa 10 minuti
3)     Acquisizione dato dal sistema
4)     Acquisizione dato dalla sonda campione
5)     Misura ripetuta 3 volte

Tutti i sensori  di umidità
sono stati testati nei due casi limite (ambiente secco e bagnato) codificati con valori soglia pari a 0% e 100%. In entrambi i casi e per tutti i sensori utilizzati, la rilevazione è stata esatta. In questo caso il confronto è stato fatto con lo strumento PowerFix IAN 278296.
Dettaglio procedure:
1)     Accensione sistema in ambiente aperto di laboratorio
2)     Attesa 10 minuti
3)     Acquisizione dato dal sistema
4)     Acquisizione dato dallo strumento
5)     Misura ripetuta 3 volte

Tutti i sensori di inclinazione, sono stati installati su parete perfettamente verticale testata con strumento.

BLACK+DECKER BDHT0-42174 Livella Torpedo
Dettaglio procedure:
1)     Accensione sistema in ambiente aperto di laboratorio
2)     Attesa 10 minuti
3)     procedura di autocalibrazione che consente di fissare la posizione corrente di ognuno come quella di riferimento per la successiva azione di monitoraggio statica e dinamica.
4)     Misura ripetuta 3 volte

Ogni sensore, a valle della procedura di calibrazione, sottoposti ad una inclinazione controllata in laboratorio, hanno evidenziato una variazione massima pari a 1°.
A livello di sistema, tramite software di controllo appositamente sviluppato è stata testata la funzionalità dell’elettronica e della sensoristica inglobata su ogni nodo, verificando sia la rilevazione dei parametri ambientali suddetti sia la capacità di elaborazione digitale delle informazioni e trasmissione delle stesse verso il datalogger.
Lo stesso datalogger è stato testato in laboratorio valutando la capacità di ricezione delle informazioni provenienti da ogni nodo, la funzionalità di autocalibrazione degli inclinometri e quella di invio dei dati sul web server tramite modulo GSM.
L’intero sistema è stato sottoposto a test funzionale e prestazionale in una simulazione di installazione completa in laboratorio, dove è stato lasciato accesso per 24 ore ed il datalogger ha trasmesso ininterrottamente i dati sul webserver ad intervalli regolari di 10 minuti. I dati raccolti dai sensori e monitorati on line hanno mostrato indicazioni di coerenza e affidabilità.

Descrizione delle prove future sul campo
Il sistema progettato, a valle dell’installazione, da effettuare secondo le indicazioni fornite, può essere sottoposto ad ulteriori test funzionali a livello di sistema, andando a valutare il corretto collegamento tra ogni nodo ed il datalogger, la trasmissione ininterrotta dei dati sul webserver da parte del datalogger, la coerenza dei dati numerici indicativi dei parametri ambientali monitorati conlo stato reale della struttura, monitorabile a vista o, per esempio nel caso della temperatura, tramite i rilevatori forniti dagli impianti di riscaldamento e/o condizionamento.