La Rete IoT

La rete IoT realizzata da gizeroenergie si basa sull’architettura LoRaWAN e prevede una tipologia star-of-stars in cui il Gateway è un ponte trasparente per le comunicazioni tra i sensori e un server di rete centrale denominato Network Server.

I Gateway sono connessi al Network Server tramite standard IP mentre i sensori, utilizzano la comunicazione wireless single-hop per uno o più Gateway. In particolare, l’infrastruttura GØ IoT è interconnessa con la rete globale LoRaWAN e costituita da oltre 150 ponti di diffusione segnale/trasporto dati, con 40 Gateway installati nella sola Regione Veneto grazie anche al sostegno della Regione Veneto, finanziamento POR, FESR 2014-2010 Asse 1, Azione 1.4.1.

La rete GØ IoT è fruibile attraverso tre diverse piattaforme / Network Server:

– The Things Network (TTN) nativa: per l’utilizzo pubblico gratuito

– Piattaforma standard: per servizi di pubblico utilizzo / applicazioni geografiche

– Applicazione/App Server: per applicazioni specifiche aziendali

La Tecnologia

L’utilizzo di una tecnologia innovativa con protocollo di trasmissione LoRaWAN (Long Range wide-area network) consente ai dispositivi e sensori di risolvere diverse problematiche sorte fino ad oggi. Basata su nuova specifica e protocollo per le reti wide-area a basso consumo che sfruttano uno spettro wireless senza licenza, la tecnologia è in grado di collegare, con un’infrastruttura minima, i sensori sulle lunghe distanze, offrendo comunque una durata ottimale della batteria. I sensori LoRaWAN sono in grado di comunicare a distanze superiori ai 100 km in campi aperti, 15 km in ambienti semi-rurali (in presenza di pendenze, vegetazione selvatica e paesaggi collinari) e a più di 2 km in ambienti urbani densamente popolati ad una velocità di dati da 300 bit a 100 kbit: tutto questo li rende adatti all’invio di quantità di dati contenute che la banda larga non è in grado di fare. I sensori richiedono inoltre pochissima energia: possono funzionare per più di 10 anni con una sola batteria stilo grazie al fatto che non trasferisce i dati rapidamente e in continuo, ma li invia con trasmissioni più lente, periodiche e concentrate, e, inoltre, le chiavi crittografate rendono impossibile l’intercettazione e la manomissione delle comunicazioni. La tecnologia LoRa consente quindi di vincere il problema della distanza, delle “interferenze fisiche” e dell’energia offrendo vantaggi quali mobilità, sicurezza, bi-direzionalità e localizzazione/ posizionamento, oltre a costi più bassi.

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I Sensori e la Piattaforma

I sensori wireless sono alla base della tecnologia IoT. Caratterizzati dall’alto contenuto tecnologico, sono dispositivi di piccole dimensioni, dai costi contenuti e dalla completa autonomia funzionale, senza la necessità di cavi di collegamento o alimentazione elettrica esterna. Questo li rende anche estremamente facili da installare ed elimina la necessità di una successiva manutenzione. La comunicazione dei sensori è generalmente bidirezionale, che ne consente quindi anche la gestione e la retroazione.

Sono previste tre classi di sensori per le differenti necessità delle applicazioni IoT:

– Bi-directional end-devices (Class A), che consentono la comunicazione bidirezionale in cui ogni trasmissione da parte del Device è seguita da due brevi finestre di ricezione;

– Bi-directional end-devices with scheduled receive slots (Class B), che consentono la comunicazione bidirezionale come in Device di classe A, ma in aggiunta prevedono una finestra di ricezione casuale;

– Bi-directional end-devices with maximal receive slots (Class C), che prevedono una finestra di ricezione costantemente aperta tranne durante la trasmissione.

La gestione dei sensori IoT viene effettuata attraverso tre diverse piattaforme / Network Server. In particolare, la piattaforma standard consente il supporto dei principali protocolli IoT (LoRaWAN, Loriot, TTN, MQTT, M2M, etc.) ed è costituita da una dashboard per l’analisi dei dati raccolti con visualizzazioni grafiche in tempo reale o su dati storici. Permette l’impostazione di soglie d’allarme sui valori rilevati dai sensori con l’invio di SMS, e-mail, etc.; rende inoltre possibile l’impostazione di regole di controllo che permettono una retroazione verso i sensori connessi per l’attuazione di opportuni comandi remoti (telecontrollo). Dispone di interfaccia API, rendendo possibile lo sviluppo di specifici software IoT per i diversi campi di applicazione.

La realizzazione di specifiche applicazioni software IoT attraverso le API della piattaforma (per l’utilizzo nei diversi campi di applicazione quali integrazione dei sistemi informativi del cliente, APP per terminali mobili, sistemi industriali 4.0 di controllo e supervisione (SCADA/DCS), etc.) permette di creare una rappresentazione fisica da quella grafica, semplificando la visualizzazione ed il controllo.

I Campi di Applicazione

Una rete IoT LPWAN, composta da sensori wireless interattivi, permette di sviluppare le più svariate applicazioni SMART di controllo, allarme e gestione, come ad esempio: il monitoraggio dei parametri fisici e climatici per una agricoltura efficiente-innovativa con il relativo controllo di parassiti e malattie (Smart Agriculture); il rilevamento di incendi, il monitoraggio delle riserve naturali ed il controllo sulla caccia (Smart Agriculture and Zootechnics); l’assistenza remota di persone anziane e malati (Smart Health); il monitoraggio e geolocalizzazione di animali domestici o da pascolo smarriti, persone non autosufficienti, biciclette, moto e auto rubate, rintraccio di merce e pallet (Smart Tracking); la gestione e la disponibilità di parcheggi soprattutto per persone diversamente abili (Smart Parking); il monitoraggio dei contatori luce, acqua e gas per il risparmio energetico (Smart Metering); il controllo dell’apertura di porte, finestre, presenza di persone e controllo perimetrale (Smart Intrusion Detection System); il monitoraggio del livello di rumore (Noise detection); la rilevazione di congestione stradale, incidenti, avvisi e semafori intelligenti (Smart road); il monitoraggio dei cassonetti dei rifiuti e cestini (Smart waste); il monitoraggio del trasporto pubblico e relativo livello di affollamento (Bus location); i processi industriali (Smart Industry 4.0); il problema del riscaldamento o raffreddamento acceso in locali non utilizzati; il monitoraggio della qualità dell’aria.

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