Il monitoraggio strutturale automatico “in continua” h24

Vengono riportate qui di seguito le metodologie di monitoraggio strutturale adottate da Indagini Strutturali srl e le principali strumentazioni utilizzate per l’erogazione del servizio. Per l’impostazione e lo sviluppo del monitoraggio ci si è riferiti alle esperienze acquisite nel corso dei numerosi anni d’esecuzione di lavori similari ed a precedenti interventi di controllo strumentale, alcuni dei quali sono riportati nel documento integrale scaricabile in fondo all'articolo.

Le generalità del sistema di monitoraggio strutturale in continua H24

Il monitoraggio automatico consente di controllare l’andamento dei parametri strutturali e di seguire l’evoluzione nel tempo delle condizioni della struttura.

Si riportano qui di seguito le principali peculiarità di un sistema informatizzato d’acquisizione automatica dei dati che potrà essere personalizzato per il monitoraggio cui si riferisce.

Indagini Strutturali srl, da anni impegnata in questo settore, si avvale di un proprio sistema di automazione basato su componenti di alta qualità e software appositamente sviluppati per garantire la massima flessibilità ed affidabilità.

Generalità delle stazioni di misura

Ogni stazione (sensore) installata sulla struttura che dovrà essere tenuta sotto osservazione, viene collegata ad un canale di un’unità che acquisisce e memorizza i dati ad intervalli di tempo programmati; all’occorrenza il periodo d’acquisizione potrà essere modificato, anche da postazione remota, a seconda delle specifiche esigenze. Ogni unità è in grado di acquisire una quantità variabile di parametri di varia natura (rotazioni, spostamenti, temperature, umidità, etc.) senza specifiche limitazioni relativamente alle loro quantità. Qualora il sistema necessiti di essere implementato in corso d’opera si può intervenire aggiungendo stazioni in eventuali canali liberi, oppure collegando in serie nuove unità d’acquisizione.

Le modalità di memorizzazione e di classificazione dei dati può essere scelta in base a vari criteri: a solo titolo esemplificativo se ne riportano alcuni.

1. Ad intervalli di tempo fissi e programmati
2. Ad intervalli di tempo variabili in base alle specifiche esigenze
3. Al superamento di valori predefiniti di una specifica acquisizione (ad es. accelerazione, velocità del vento, etc.)
4. Come combinazione delle diverse modalità di cui sopra

L’unità centrale, ove viene immagazzinata ogni singola acquisizione, trasferisce in continua i dati acquisiti alla nostra infrastruttura server, consentendo a chiunque sia autorizzato, mediante inserimento delle proprie credenziali che saranno state precedentemente assegnate, di fruire in tempo reale dei dati acquisiti.

La schematizzazione del sistema

Caratteristiche generali del sistema - Hardware

Il sistema di controllo prevede:

• “Stazioni di rilevamento”, costituite da sensori elettronici ad altissima precisione. Tali stazioni possono essere collegate con cavo o in modalità wireless.
• “Unità di rilevazione dati” cui saranno collegate tutte le stazioni di controllo; le rilevazioni avverranno “in continua” con intervallo d’acquisizione definibile.
• “Unità centrale” gestita da microprocessore, alimentato a batteria e/o rete elettrica. I dati sono memorizzati su hard disk con backup su memoria flash.
• “Apparato per collegamento internet” che può essere costituito da modem analogico, modem gms/gprs/umts/hsdpa, apparato WiFi, WiMax, satellitare o rete cablata. È, inoltre, possibile prevedere ridondanze in caso di malfunzionamento dell’apparato principale. 
• “Scatola di protezione stagna” completa di batterie tampone e circuito di alimentazione/carica batterie da rete.

Il computer installato nell’unità centrale del monitoraggio è dotato di caratteristiche di solidità e potenza adeguate al numero e alla tipologia delle stazioni impiegate. Gli acquisitori di dati, altre ad avere tempi di campionamento adeguati, risoluzioni a 16 bit (sensori statici ed ambientali) e a 24 bit (sensori dinamici ed estensimetrici), sono corredati di driver in tecnologia .NET per essere interfacciati con il software. 

Caratteristiche generali del sistema - software

Il software, sviluppato e testato per molto tempo su vari monitoraggi, è realizzato con tecnologia .NET e gira su piattaforma Windows; installato sull’unità centrale del monitoraggio, è costituito da moduli che possono pilotare molti tipi di unità d’acquisizione essendo così in grado di acquisire valori da qualsiasi tipo di sensore. A seconda del sensore, o del gruppo di sensori, si possono parametrare i tempi di acquisizione e le soglie, minime e massime, che possono essere utilizzate per far scattare allarmi (e-mail, sms, segnali luminosi, segnali acustici, ecc.) e per variare, dinamicamente, il tempo d’acquisizione di altri sensori. Sono previsti allarmi anche per segnalare eventuali malfunzionamenti o interruzione di collegamento con le unità remote. I moduli sono coordinati da un modulo centrale che si occupa anche della trasmissione al server remoto, mediante transazioni protette e crittografate (protocollo HTTPS). Nel caso in cui si dovesse verificare una caduta della connessione internet (o di una sua eventuale ridondanza), i dati raccolti vengono comunque conservati nell’unità centrale e rinviati al ripristino della connessione. Per la raccolta, la conservazione e la fruizione dei dati, IndaginiStrutturalisrl dispone di un’infrastruttura costituita da server web equipaggiati con web service con funzioni di raccolta e colloquio con le unità centrali dei monitoraggi. Tutte le comunicazioni con le stazioni remote di monitoraggio, o da parte dei clienti per la fruizione dei dati, avvengono in modalità protetta e criptata.

Ogni cliente ha la possibilità di poter accedere, tramite interfaccia protetta su web, ai dati acquisiti e visualizzare in tempo reale i dati aggiornati. Sono, inoltre, disponibili funzioni di selezione dei dati per singolo sensore, dell’intervallo di date e ore e delle funzioni di aggregazione nonché la possibilità di esportare i dati sul proprio sistema in formato leggibile dai normali programmi di office automation per eventuali elaborazioni in proprio.

Sul sito di Indagini Strutturali srl, è disponibile una versione demo di due monitoraggi tipo.

Trasferimento dati su WEB

Il sistema è studiato per un’attività d’acquisizione automatica e trasmissione in continua dei dati, di grandezze fisiche quali: spostamenti, deformazioni, rotazioni, accelerazioni, temperature, umidità, velocità e direzione del vento, etc.

L’innovazione principale è rappresentata dal fatto che gli apparati remoti, connessi alle stazioni di rilevamento, sono sempre collegati on-line con i nostri server; i dati possono essere consultati in qualsiasi momento, e da qualsiasi postazione, garantendo la completa gestione di eventuali allarmi per superamento delle soglie impostate.

I dati rilevati vengono trasmessi in tempo reale, tramite connessione protetta, ai nostri server i quali, mediante web service da noi sviluppati, raccolgono le richieste di trasmissione dei vari siti e le memorizzano in database relazionali. I web service, oltre a ricevere e memorizzare i dati delle acquisizioni, svolgono anche, in maniera completamente automatica e continua, il controllo del superamento di eventuali limiti massimi e minimi preimpostati per ogni sensore collegato. Al superamento di tali soglie possono essere inviati messaggi di posta elettronica e/o SMS di allarme ad uno o più destinatari. Vengono inviati messaggi di avvertimento anche in caso di mancata trasmissione di dati da parte di una stazione remota.  Grazie a questi “alert” Indagini Strutturali srl è in grado di garantire il controllo continuo di strutture affette da problemi statici di non trascurabile entità.

Le stazioni di monitoraggio sono in grado di acquisire dati anche in mancanza di collegamento con i server centrali, in caso di prolungata assenza di segnale radio o di collegamento cablato: tutti i dati acquisiti ed immagazzinati vengono ritrasmessi non appena il collegamento si sia ripristinato.

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