WiMCS è un sistema di monitoraggio e controllo basato su reti wireless di sensori e attuatori per applicazioni in settori quali l’efficienza energetica, il monitoraggio ambientale, l’automazione industriale, la telemedicina.

WiMCS è basato sullo standard wireless ZigBee che supporta comunicazione multi-hop e a basso consumo di energia nella banda 2.4 Ghz.

L’architettura di WiMCS include:

  • Sensori per la misura di grandezze fisiche, quali ad esempio la temperatura e la luminosità dell’ambiente o l’energia consumata da un carico elettrico.
  • Attuatori per l’azionamento di interruttori e l’attivazione di impianti.
  • Terminali per il collegamento di sensori e attuatori alla rete ZigBee.
  • Ripetitori per la connessione di terminali in modalità multihop.
  • un Gateway di interfaccia tra una rete ZigBee e la rete IP.
  • Un’Interfaccia Utente per la visualizzazione delle misure dei sensori, l’invio di comandi agli attuatori e la gestione della rete.

L’utilizzo dello standard ZigBee permette:

  • La comunicazione wireless tra terminali in modalità multi-hop
  • La sicurezza della comunicazione e la robustezza rispetto ad interferenze
  • L’alimentazione di terminali della rete con batterie

Rispetto ai sistemi di monitoraggio e controllo tradizionali basati su reti cablate, WiMCS permette una significativa riduzione dei costi di installazione e di gestione e offre maggiore flessibilità nell’aggiunta di nuovi dispositivi e servizi durante il ciclo di vita del sistema.


Terminali ZigBee
I Terminale ZigBee sono dispositivi alimentati a 12-24Vdc dotati di interfaccia wireless ZigBee a 2.4 Ghz e interfacce per il collegamento di sensori e attuatori esterni.

Terminale SRIO-Z
Ha interfaccia seriale di tipo RS232 o RS485.
La modalità di collegamento RS485 è compatibile con i dispositivi dotati di interfaccia ModBus.
SRIO-Z può quindi essere utilizzato per stabilire collegamenti wireless tra un centro di controllo e dispositivi con interfaccia Modbus utilizzati nei sistemi di automazione industriale.

Terminale DCIO-Z
Ha interfaccia con 4 canali di On/Off e 4 relè.
DCIO-Z è utilizzato per collegare alla rete ZigBee sensori con segnali di uscita On/Off e attuatori.

Terminale ACIN-Z
Ha interfaccia con 4 canali analogici.
ACIN-Z è utilizzato per collegare alla rete ZigBee sensori con segnali di uscita 0-10V o 4-20mA.


Le principali caratteristiche dei Terminali ZigBee sono:

  • Configurazione remota della frequenza di trasmissione periodica di misure effettuate da sensori
  • Alimentazione con batterie
  • Aggiornamento del firmware “over-the-air”

Gateway
Il Gateway è un dispositivo che interfaccia la rete ZigBee con la rete IP e quindi permette di accedere da remoto ai servizi della rete Zigbee. L’interfaccia con la rete IP, che è basata sul paradigma web services di tipo REST, permette a utenti remoti di richiedere le misure effettuate dai sensori e di inviare comandi di attuazione e di configurazione della rete.
Nella maggior parte delle implementazioni il Gateway svolge anche il ruolo di coordinatore della rete ZigBee.

Interfaccia Utente
L’Interfaccia Utente permette a utenti remoti di accedere ai servizi offerti dalla rete ZigBee attraverso browser.

In particolare permette di:

  • Visualizzare i parametri misurati dai nodi sensori
  • Visualizzare in tempo reale allarmi ed anomalie
  • Specificare comandi da inviare agli attuatori
  • Configurare parametri di rete e di singoli dispositivi
  • Monitorare il corretto funzionamento della rete
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So.Tel EMS (Energy Management System) è un sistema di ottimizzazione dei consumi energetici basato su reti wireless di sensori e attuatori. Il sistema permette di migliorare l’efficienza energetica di edifici attraverso il monitoraggio del livello dei consumi e il controllo in tempo reale del funzionamento degli impianti tenendo conto di parametri ambientali ed esigenze degli utenti.

Nei paesi occidentali gli edifici civili ed industriali contribuiscono per circa il 40% ai consumi totali di energia. Tali consumi sono per la maggior parte dovuti agli impianti di climatizzazione e di illuminazione. Nell’ uso comune di questi impianti gli sprechi sono spesso elevati, basti pensare alle sorgenti di luce e agli impianti di climatizzazione funzionanti anche in assenza degli utilizzatori.


So.Tel EMS permette l’ ottimizzazione dei consumi energetici di un edificio attraverso:
  • il monitoraggio dei consumi energetici totali e di singoli impianti.
  • il controllo del funzionamento degli impianti, ad es. di illuminazione e climatizzazione,
    in base alle misure di parametri ambientali ed alle esigenze degli utenti.
Il monitoraggio dei consumi viene realizzato utilizzando power meter per misurare le grandezze elettriche e i consumi di energia di dispositivi o impianti. Questo permette di individuare eventuali sprechi o anomalie nel funzionamento degli impianti e di determinare nel dettaglio i consumi delle singole funzioni di una struttura.

Il controllo del funzionamento degli impianti può essere effettuato tenendo conto di parametri quali la temperatura interna all’ edificio, la percentuale di umidità presente nell’aria, la luminosità degli ambienti, la presenza di utenti, l’apertura di porte e finestre.

Il sistema So.Tel EMS permette di:
  • Misurare parametri ambientali in tempo reale tramite sensori
  • Determinare dinamicamente la regolazione ottimale degli impianti
  • Inviare i corrispondenti comandi di regolazione agli attuatori
    installati in corrispondenza delle linee di alimentazione
Per il collegamento di sensori e attuatori So.Tel EMS utilizza lo standard ZigBee che supporta la comunicazione wireless nella banda 2.4 Ghz. L’utilizzo dello standard ZigBee permette la copertura di edifici di grandi dimensioni attraverso la comunicazione in modalità multi-hop e assicura la sicurezza della comunicazione e la robustezza rispetto ad interferenze.

L’architettura di So.Tel EMS include:
  • Sensori e attuatori
  • Terminali per il collegamento di sensori e attuatori alla rete ZigBee
  • Bridge per la connessione di dispositivi con interfaccia Modbus alla rete Zigbee
  • Un Gateway di interfaccia tra una rete ZigBee e la rete
  • Un’Interfaccia Utente per la visualizzazione delle misure dei sensori, l’invio di comandi agli attuatori e la gestione della rete

Rispetto a sistemi di monitoraggio e controllo energetico basati su reti cablate, So.Tel EMS permette una significativa riduzione dei costi di installazione e di gestione e offre una maggiore flessibilità nell’aggiunta di dispositivi e di funzionalità in fasi successive durante il ciclo di vita del sistema.


Terminali Zigbee
I Terminali ZigBee sono dispositivi alimentati a 12-24Vdc dotati di interfaccia wireless ZigBee a 2.4 Ghz e interfacce per il collegamento di sensori e attuatori esterni.

I Terminali ZigBee sono di tre tipi:
  • SRIO-Z. Ha interfaccia seriale di tipo RS232 o RS485 ed è utilizzato per il collegamento di power meter e PLC dotati di interfaccia Modbus.
  • DCIO-Z. Ha interfaccia con 4 canali di ingresso On/Off e 4 relè.
    È utilizzato per collegare alla rete ZigBee sensori con segnali di uscita On/Off ed interruttori.
  • ACIN-Z. Ha interfaccia con 4 canali analogici.
    È utilizzato per collegare alla rete ZigBee sensori con segnali di uscita 0-10V o 4-20mA.

Bridge ZigBee-Modbus
Il Bridge ZigBee-Modbus permette di integrare in una rete ZigBee dispositivi con interfaccia Modbus, quali PLC e power meter, spesso utilizzati nei sistemi di automazione degli edifici. Il Bridge effettua operazioni di lettura e di scrittura dei registri dei dispositivi Modbus ad esso collegati e rende accessibili i parametri dei registri a un centro di monitoraggio e controllo remoto attraverso l’ interfaccia wireless ZigBee.

Gateway
Il Gateway è un dispositivo che svolge il ruolo di interfaccia con la rete IP e di coordinatore della rete ZigBee. L’interfaccia con la rete IP è basata sul paradigma web services di tipo REST e permette a utenti remoti di accedere ai servizi della rete Zigbee, ad es. richiedendo i dati con le misure dei sensori o inviando comandi agli attuatori.

Interfaccia Utente
L’Interfaccia Utente permette a utenti remoti di accedere alla rete attraverso browser e in particolare di:
  • Visualizzare i consumi di energia
  • Visualizzare in tempo reale allarmi ed anomalie
  • Specificare comandi da inviare agli attuatori
  • Configurare i parametri della rete e di singoli dispositivi