Sistemi industriali di monitoraggio e sorveglianza autoalimentati

I sistemi di sorveglianza e monitoraggio senza fili (Wireless Sensor Networks - WSN) hanno requisiti tecnologici stringenti sia in ambito militare che civile. La rimozione della cablatura ha il vantaggio della rapidità di dispiegamento, ma impone vincoli tecnologici stringenti tra cui il più rilevante è rappresentato dalla limitata durata delle batterie. Per il contenimento del consumo, si può agire su diversi aspetti: durata dell'attivazione, densità dei nodi, protocolli sincronizzati di accesso, cattura dell'energia dall'ambiente. Mentre i sistemi di monitoraggio continuo hanno necessità di ottimizzare i protocolli per il consumo, i sistemi di allarme attivano alcuni nodi solo in presenza di eventi. Tuttavia, nei sistemi di allarme è necessario definire una logica di attivazione (wake-up) dell'infrastruttura di connessione per riportare l'evento al sistema di controllo. In questa presentazione, si illustrano dapprima le problematiche legate ai sistemi di monitoraggio wireless pervasivi per l'esplorazione petrolifera e i sistemi di stoccaggio del CO2 per il contenimento di inquinanti in aria. In questo contesto ci sono specifici vincoli molto stringenti in termini di densità di nodi (500 - 2000 nodi/km2), di estensione del dispiegamento (5 - 40 km2), di traffico (ogni nodo genera 15 - 25 kb/s con traffico aggregato di oltre 500 Mb/s), di temporizzazione (per acquisizioni sincrone) e di durata del monitoraggio (30-90 giorni quasi continui). Il monitoraggio continuo (ogni 5-30 sec) del traffico stradale mediante sistemi a batteria con durata di oltre 10 anni rappresenta un altro esempio di applicazione industriale in cui l'uso parsimonioso dell'energia delle batterie rappresenta la chiave vincente per l'adozione delle WSN come tecnologia sostitutiva ai sistemi cablati. Entrambi questi esempi hanno soluzioni e vincoli comuni che li rendono particolarmente importanti per definire una base di sviluppo di sistemi di sorveglianza e monitoraggio particolarmente affidabili. Nella seconda parte della presentazione verranno discusse alcune soluzioni avanzate in fase di studio per catturare e gestire parsimoniosamente l'energia dall'ambiente (sistemi semi-passivi senza batterie) o per sincronizzare un insieme esteso di nodi in assenza di un riferimento esterno. Verrà poi fatto cenno a sistemi semi-passivi di monitoraggio perimetrale.