TECNOLOGIA IOT A SUPPORTO DEL SERVIZIO IDRICO INTEGRATO - FAST SPA
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Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Internet: dal mondo virtuale a quello fisico delle cose WEB Quotidianamente utilizziamo internet per avere accesso a al mondo virtuale, per notizie, informazioni pubblicazioni Anche gli oggetti che utilizziamo nel nostro quotidiano possono acquisire un ruolo attivo grazie al collegamento alla rete Il web si evolve ed estende la propria presenza al mondo concreto e dà un volto alle cose che vivono in esso
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato IoT : internet of things In questo nuovo contesto persone, algoritmi e cose interagiscono tra loro sulla stessa piattaforma cognitiva che è Internet. IoT è quell’ insieme di tecnologie che permettono di collegare in internet qualsiasi oggetto fisico internet
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Utilizzo Per comunicare dell’infrastruttura con un dispositivo INTERNET fisico ESEMPIO: Quando tramite la APP del mio Smart Phone accendo a distanza l’impianto di condizionamento di casa, sono nel mondo dell’ IoT, cioè fisico.
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Nel Mondo IoT gli oggetti sono intelligenti perché: acquisiscono informazioni reali trasferiscono le informazioni alla dimensione di Internet creano un ponte tra il mondo reale e la sua rappresentazione virtuale INTERNET OF THINGS
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato La prima ondata di IoT ha investito L’ uso di IoT, è già comunemente principalmente il mondo della persona diffuso, basti pensare ad oggetti smart phone, auto, casa, personali per lo sport come il GARMIN o elettrodomestici ed altre coggetti POLAR o altro che sul tuo smart phone connessi con gli standard tipici di è in grado di dare, battiti cardiaci, comunicazione velocià, numero di passi
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Cosa possiamo connettere con IOT? Le attuali tecnologie ci consentirebbero di integrare in Internet la maggior parte delle cose che costruiamo. ▪ Temperatura dell’aria ▪ Termostati ▪ Rivelatori di umidità ▪ Pressione ▪ Videocamere ▪ Wearable ▪ Sensori di movimento ▪ Rilevatori di luminosità ▪ Sensori ambientali e territoriali
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Cosa rende possibile questa comunicazione? Una infrastruttura di comunicazione declinata su svariati protocolli e media che convergono ad unico spazio cognitivo. tradizionali tecnologie di + comunicazione reti radio long range Ethernet su F.O. e rame ▪ Connessione con bassissimo dispendio di energia WiFi, Blue Tooth, 2G, 3G elettrica ▪ integrazione anche di semplici sensori non dotati di allacciamento o rifornimento di energia elettrica ▪ massima efficienza nella comunicazione con il minimo dispendio energetico
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato I vantaggi della telecomunicazione radio IoT connessione più efficiente grazie alla semplicità del protocollo basso consumo energetico batterie più piccole e una vita molto lunga del sensore incremento della diffusione di sensori miglior copertura del segnale radio bassi costi di esercizio maggior frequenza di comunicazione avvicinandoci a situazioni di Real time.
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Partnership con A2A smart city FAST ha stretto una importante partnership A2A smart city, il maggior operatore Italiano di IoT, che sta sviluppando la propria visone della Smart City in territori strategici per l’ economia nazionale quali , Milano , Brescia , Padova, Bergamo, Cremona, Pavia e altre . L’ introduzione delle tecnologie IOT da parte di A2A Smart City rappresenta la punta più avanzata della evoluzione tecnologica della Smart City.
A2A Smart City è una società del Gruppo A2A, la più grande multiutility italiana, ai vertici nei settori energia, ambiente, calore, reti e smart city. A2A Smart City sviluppa e gestisce infrastrutture tecnologiche abilitanti per servizi digitali e integrati e connessi in rete. Grazie allo Smart city Lab, un centro di ricerca per la realizzazione di tecnologie digitali innovative IoT (internet delle cose), investe costantemente nell’evoluzione e nel miglioramento dei servizi e dell’offerta tecnologica. La sua competenza e l’integrazione col territorio sono garanzia della rapida realizzazione dei progetti più innovativi, in grado di migliorare le qualità della vita nelle città. 3742 700 490 000 KM DI FIBRA OTTICA OPEN WI-FI SMART METERS ENTRO IL 2022 2000 3000 TELECAMERE PUBLICHE E PRIVATE SENSORI ATTIVI
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Lo Smart Lab A2A Smart City ha come obiettivo di assumere un ruolo di riferimento come partner delle istituzioni e contribuire, con il suo know how e la sua infrastruttura abilitante, ad accompagnare i cittadini verso un nuovo scenario che trasformerà l’idea stessa di città grazie al digitale.
Network Server e Lorawan A2A smart city sviluppa e gestisce le infrastrutture tecnologiche abilitanti per servizi digitali integrati e connessi in rete Dal dicembre 2015 è membro della LoRaWAN in accordo con altri membri dell’organizzazione. LoRa (acronimo di Long Range)è una tecnica ideata da Semtech che consente comunicazioni a lungo raggio competititve rispetto alle tecnologie odierne La modulazione è basata sulle tecniche spread – spectrum e sulla variazione frequenziale (chirp) dello spettro, con correzione degli errori FEC. LoRa migliora la sensibilità del ricevitore grazie al fatto che si serve dell’intera banda di canale per trasmettere un segnale in broadcast. Questo aspetto la rende robusta ai rumori e insensibile agli offset frequenziali, tipici dei dispositivi a basso prezzo. La modulazione LoRa è il livello fisico (PHY) che piò esseere implementato su differenti topologie di reti e protocolli come MEsh, Star , 6lowPAN, ecc.
L’architettura LoRa prevede 4 ruoli END DEVICES GATEWAYS NETWORK SERVER APPLICATION SERVER Sensori di campo che Apparati di rete che Server centralizzato di Layer applicativo di raccolta raccolgono e trasmettono raccolgono I dati dagli autenticazione e ed elaborazione dei dati dati di misura ends point esposizione dei dati LoRaWAN
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato L’architettura per la gestione dello smart water SERVIZI BIG DATA ANALYTICS Visualizzazione delle informazioni su Supporto alle decisioni per la gestione e mappa, invio di alert specifici, la fruizione dei servizi connessi telegestione di impianti remoti, attuatori intelligenti SENSORI TRASPORTO DATI Rilevatori e misuratori di grandezze, La tecnologia LoRaWAN consente di a ridotto consumo energetico remotizzare i dati registrati dai sensori su grandi distanze
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato IoT & servizio idrico: quali sono i vantaggi IoT H 2O Miglioramento delle gestione RIDUZIONE DELLE del servizio PERDITE AMR idrico un traguardo irrinunciabile per RIDUZIONE DELLE il SII Gestione ATTIVA Monitoraggio RT di dati delle PRESSIONI DI ROTTURE di analisi dei parametri RETE fisici e biochimici della rete
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato La soluzione tecnologica di A2A Smart City E’ indispensabile, per le aziende che si occupano di distribuzione idrica, un monitoraggio attento e preciso delle perdite (mediamente in Italia pari al 40%), dei consumi e della qualità della rete, in modo da organizzare tempestive attività di manutenzione. Una infrastruttura basata sulla tecnologia LoRaWAN consente il monitoraggio efficiente, l’automatizzazione delle letture dei consumi e quindi la riduzione generale dei costi di gestione.
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato I benefici della nostra soluzione ▪ Ridurre i costi di SECURITY manutenzione della rete idrica HIGH LOW COST CAPACITY ▪ Identificare velocemente LONG RANGE eventuali perdite e LOW sprechi d’acqua POWER ▪ Maggior frequenza dell’aggiornamento dello stato della rete GEO- LOCATION STANDARDIZED ▪ Ridurre il consumo energetico dei sensori LA RETE LORAWAN
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Smart Water Network
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato L’implementazione dei servizi Fast grazie alla tecnologia IoT Prodotti e soluzioni disponibili: SENSORI APPLICAZIONI DATA LOGGER AQUAWORKS AQUALOG PQ Per la riduzione delle perdite e il controllo delle Per il monitoraggio di pressione, portata, pressioni livello e colpo d’ariete OVERLAND AQUALOG MONITOR Portale web per la telegestione di impianti Monitoraggio parametri fisicii, qualità distribuiti sul territorio dell’acqua e colpo d’ariete OVERLAND WF AQUALOG AMR Gestione ed ottimizzazione degli interventi per Per la telelettura dei consumi idrici manutenzione ed emergenza su impianti idrici RTU COMPLESSE AQUALOG T-CNT RTU low-power con protezione IP68 per il controllo della pressione AQUALOG MASTER Controllore multifunzione. AQUALOG AW RTU di ultima generazione
Riduzione delle perdite È possibile monitorare: ▪ pressione ▪ portata ▪ cattura colpi d’ariete ▪ consumi al contatore. Utilizzabile in luoghi con forte difficoltà ambientale, E limitata operatività e/o non si abbia disponibilità di energia elettrica. Prevenzione allagamenti con misura di livello scolmatori di pioggia e collegamento a una centrale di controllo tramite radio frequenza.
AQUALOG PQ: monitoraggio di pressioni e portate
Software di analisi per una efficiente gestione della rete Finalità: Valori aggiunti: ▪ monitoraggio allarmi ▪ comunicazioni real time ▪ prelocalizzazione delle perdite ▪ integrazione con strumenti software del centro ▪ bilanci idrici operativo ▪ qualità dell’acqua ▪ ausilio strumentale per ricerche step by step ▪ cattura colpi d’ariete -
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Gestione avanzata delle pressioni di rete Sistema Real Time Critical Point (RTCP) Soluzione progettata per regolare automaticamente e immediatamente la pressione al punto critico, sulla base di differenti richieste di acqua. Il sistema è composto da due blocchi funzionali: unità di controllo che agisce sul set point della PRV (Pressure Reducing Valve), in modo da unità per l’acquisizione cambiare la pressione di ingresso alla PMZ e la trasmissione in (Pressure Management Zone), mantenendo il tempo reale della pressione misurata al valore desiderato di pressione al punto critico. RTCP punto critico SYSTEM
RTCP: gestione della pressione nei distretti Vantaggi : link logico che opera in tempo reale tra punto critico ed il controller senza implementare un’infrastruttura di comunicazione dedicata
Realizzazione RTCP con PRV con valvola CSA XLC410-T
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato AMR: per la telelettura dei consumi idrici
AMR: per la telelettura dei consumi idrici SAC Vantaggi : ▪ Acquisizione automatica dei consumi ▪ Fatturazione automatica ▪ Integrazione con sistema bilancio idrico Aquaworks
Telecontrollo e automazione di campi pozzi e stazioni di pompaggio
Tecnologia IOT a supporto del servizio Idrico Integrato Qualità dell’acqua Attraverso una sonda multi parametrica possiamo fornire diverse misure quali: ▪ temperatura ▪ PH ▪ conducibilità ▪ REDOX ▪ ossigeno disciolto ▪ ioni specifici ▪ torbidità
AW stazione analisi acqua
Tecnologia IoT a supporto del servizio Idrico Integrato Progetto pilota di ottimizzazione gestionale delle reti di acquedotto di Brescia – Quartieri : Folzano, Violino, Prealpino ing. Alberto Ventura – A2A smart city
Progetto pilota di ottimizzazione gestionale delle reti di acquedotto – Quartieri:Folzano, Violino, Prealpino (BRESCIA) • BILANCIO IDRICO • IWA • ARERA 917/2017 • MONITORAGGIO DELLA RETE • VENGONO IMPOSTATE SOGLIE DI PORTATA E PRESSIONE, IN CASO DI SUPERAMENTO VIENE INVIATO UN ALERT • COLPO D’ARIETE • OTTIMIZZAZIONE PRESSIONI • SI HA UN CALO DELLE PRESSIONI DELLA RETE RISPETTO ALLA SITUAZIONE EX ANTE, IN QUANTO VIENE FORNITA AL DISTRETTO SOLO LA PRESSIONE DI CUI NECESSITA REALMENTE • PRELOCALIZZAZIONE PERDITE IDRICHE E DIMINUZIONE DEGLI INTERVENTI DI MANUTENZIONE SULLA RETE
Progetto pilota di ottimizzazione gestionale delle reti di acquedotto di Brescia – Quartieri : Folzano, Violino, Prealpino Il progetto proposto ha per oggetto la fornitura hardware e software e di quanto necessario per creare una soluzione che permetta di tenere sotto controllo l’efficienza della rete idrica, stimarne le perdite, osservare le dinamiche delle pressioni ed eliminare i problemi grazie ad interventi ottimali. Tale soluzione sarà in grado di consentire al gestore del servizio, A2A Ciclo Idrico, di individuare e catturare ogni caso critico presentandolo con la dovuta evidenza ai reparti operativi, permettendo di ridurre i costi di manutenzione della rete idrica ed identificare velocemente eventuali perdite e sprechi d’acqua. La tecnologia di comunicazione utilizzata sarà LoRa, che grazie alla rete presente nella città di Brescia, dove A2A smart city opera, può essere da subito utilizzata in applicazioni M2M e IoT, garantendo: • Affidabile capacità di comunicazione su distanze di diversi km; • Consumo di potenza dei sensori molto bassa; • Sicurezza e continuità dei dati;
Progetto pilota di ottimizzazione gestionale delle reti di acquedotto di Brescia – Quartieri : Folzano, Violino, Prealpino Fasi operative del progetto • Individuati e chiusi tre distretti (Folzano, Prealpino, Violino), con posa di idro-valvole e misuratori portata ; • Le idro-valvole sono dotate di RTU in grado di acquisire i valori di pressione provenienti da sensori posizionati in punti critici della rete all’interno del distretto e azionare le idro-valvole all’ingresso dei distretti, in funzione delle reali esigenze della rete ; • Presente anche una RTU in grado di acquisire i colpi d’ariete che eventualmente si manifestano nella rete ; • I dati provenienti dal campo (pressioni, portate, contatori teleletti se presenti) vengono convogliati verso un portale Web che elabora ed analizza le informazioni ricevute ;
Progetto pilota di ottimizzazione gestionale delle reti di acquedotto di Brescia – Quartieri : Folzano, Violino, Prealpino A2A Smart City offrirà insieme ai devices ed ai software di FAST una soluzione che permetta di tenere sotto controllo l’efficienza della rete idrica, stimarne le perdite, osservare le dinamiche delle pressioni ed eliminare i problemi grazie ad interventi ottimali. Di seguito gli elementi hardware che saranno proposti. AQUALOG T-CNT : RTU studiata per operare in ambienti gravosi e particolarmente indicata per il monitoraggio delle reti idriche. Si tratta di un controller per la regolazione dell’idro-valvola passo-passo e consente di monitorare pressioni, portate e livelli in ambienti ove sia difficoltosa l’operatività . Verranno fornite 3 RTU AQUALOG CNT complete di trasmettitore LoRa, batterie e sensori di pressione.
Progetto pilota di ottimizzazione gestionale delle reti di acquedotto di Brescia – Quartieri : Folzano, Violino, Prealpino AQUALOG PQ : RTU studiata per operare in ambienti gravosi e particolarmente indicata per il monitoraggio delle reti idriche. Consente di monitorare pressioni e portate in ambienti ove sia difficoltosa l’operatività e non si abbia disponibilità di energia elettrica. Verranno fornite 4 RTU AQUALOG PQ (tre RTU per l'acquisizione della pressione al Punto Critico ed una per l'acquisizione del Colpo D'Ariete) complete di trasmettitore LoRa, alimentazione esterna (o batterie) e sensori di pressione o per la rilevazione del colpo d’ariete. Nel dettaglio verranno fornite 3 Datalogger per acquisizione della pressione al Punto Critico - RTU AQUALOG PQ Overland è il portale Web finalizzato al monitoraggio e al telecontrollo di parchi macchine e di impianti distribuiti sul territorio. Il sistema centralizza su un unico database i dati raccolti dagli apparati/Data Loggers remoti e rende interattivo ogni terminale (PC, Smartphone, Tablet) dotato di connessione Web. Funzioni principali: • Segnalazione delle situazioni anomale • Grafici storici con andamento delle variabili • Log di eventi • Monitoraggio in real-time • Integrato in sistema GIS • Gestione degli impianti mediante suddivisione in aree • DATA EXPORT verso altri sistemi
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Ing. Matteo Cima
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Oggetto dell’appalto: PROGETTO DI DISTRETTUALIZZAZIONE Individuazione di distretti geometrici di tipo fisico/virtuale REALIZZAZIONE DELLE INSTALLAZIONE MISURATORI IN CAMERETTA CAMERETTE IN RETE CAMPAGNA DI MISURA INSTALLAZIONE AGLI IMPIANTI DI MISURATORI DI PRESSIONE • Portata/pressione in rete (distretti) Rete telecontrollata • • Letture tempo reale del dato Lettura dei dati on-line MODELLAZIONE RICERCA PERDITE IDRAULICA STEP TEST A supporto delle attività di modellazione e ricerca perdite
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Distrettualizzazione preliminare della rete: VERIFICA DELLA CONSISTENZA GEOMETRICA DELLA RETE • Analisi dei km di rete • Verifica delle principali condotte di adduzione • Posizione degli impianti e delle inter-connesioni • Verifica della fattibilità tecnica (realizzazione dei pozzetti) DETERMINAZIONE DEI DISTRETTI VIRTUALI E FISICI • Realizzazione dei pozzetti ed installazione dei misuratori • Verifica del consumo diretto di ciascun distretto • Analisi della pressione media di distretto • Monitoraggio dei minimi notturni di distretto
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Distretto di misura: analisi della domanda CAMPAGNA DI MISURA • Registrazione dei dati di misura ed invio al portale di download • Verifica delle portate di distretto • Analisi dei minimi notturni preliminari per distretto ANALISI DELLA DOMANDA DISTRETTUALIZZATA Analisi della domanda distrettualizzata Domanda Totale Distretto 1 Distretto 2 Distretto 3 • Confronto dati misurati e 120 fatturato medio 110 100 • Verifica preliminare della perdita 90 distrettualizzata 80 70 Portata (l/s) • Costruzione delle curve di 60 domanda medie per costruzione 50 del modello idraulico 40 30 • Indicazioni preliminari per 20 campagna step-test 10 0 18/06/2018 00:00 18/06/2018 03:00 18/06/2018 06:00 18/06/2018 09:00 18/06/2018 12:00 18/06/2018 15:00 18/06/2018 18:00 18/06/2018 21:00 19/06/2018 00:00 Tempo (h)
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Costruzione del modello idraulico – Infoworks WS PRO 80 • Geometria della rete tramite importazione shape file e rilievi 60 • Inserimento della geometria dei manufatti, dei pozzi ecc.. Flow (l/s) 40 • Individuazione delle altimetrie da rilievo esistente e DTM 20 • Inserimento degli impianti di pompaggio: 0 • Curve caratteristiche pompe 0 0 :0 0 0 6 :0 0 1 2 :0 0 1 8 :0•0 Consumi kWh 0 0 :0 0 2 3 /2 /2 0 1 1 Immis s ione N etta 80 Leakage Known Demand U nprofiled Demand Eventuale •N FM Start/E nd T imes bolletta elettrica 2 4 /2 /2 0 1 1 P eriod Start/E nd T imes M in N ight Flow T ime • Inserimento della curva di domanda in 60 funzione di: Flow (l/s) 40 • Dati fatturato 20 • Misure di portata immesse in rete (telecontrollo) 0 0 0 :0 0 0 6 :0 0 1 2 :0 0 1 8 :0 0 0 0 :0 0 2 3 /2 /2 0 1 1 2 4 /2 /2 0 1 1 Immis s ione N etta Leakage Known Demand U nprofiled Demand N FM Start/E nd T imes P eriod Start/E nd T imes M in N ight Flow T ime
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Modellazione idraulica – Infoworks WS PRO Costruzione geometrica del Allocazione e distribuzione Definizione impianti modello dei consumi e delle perdite CALIBRAZIONE DEL MODELLO Congruità portate/pressioni Verifica della geometria della agli impianti ed ai misuratori rete: diametri adduttrici domanda e delle perdite di di rete rete
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Modellazione idraulica – Infoworks WS PRO ANALISI STATO DI FATTO • Verifica delle pressioni di rete • Pressioni minime (ora di punta) • Pressioni massime (notturne) • Delta pressioni giornaliero • Verifica degli impianti di sollevamento • Verifica adeguatezza degli impianti • • Verifica delle velocità e delle perdite di pressione in rete SCENARI DI PROGETTO Stato di fatto Inverter • Adeguamento della pressione di 45 40 rete 35 30 • Verifica pressione minima 25 kWh • Inverter 20 15 • Valvole di riduzione di pressione 10 5 0 Tempo • Riduzione dei consumi elettrici = − [kWh൧ • Verifica dello stato della rete in seguito a riduzioni perdite percentuali
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Progettazione ed esecuzione campagna Step-test: Definizione dei sotto-distretti Individuazione delle saracinesche e dei sezionamenti da rilievo Sopralluoghi specifici per verifica funzionamento delle saracinesche Sistemazione e messa in quota delle saracinesche necessarie Cronoprogramma delle manovre da effettuare Riunione di coordinamento STEP-TEST NOTTURNO
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Manovra delle saracinesche
Progetto di modellazione, distrettualizzazione e step-test Gruppo CAP HOLDING S.p.A. Grafico Real Time IoT per operatore in campo Inizio manovra Fine Manovra Grafico storico per il progettista Portata transitante nel tratto di tubazione verificata
Architettura IoT per reti idriche END NODES CONCENTRATOR NETWORK APPLICATION /GATEWAY SERVER SERVER 3G ETHERNET BACKHAUL AES Secured Payload
Conlusioni La tecnologia IoT si presenta come una grande opportunità per la gestione del servizio idrico e siamo solo all’inizio. Il controllo delle cose da WEB apre scenari di immense opportunità di cui già da tempo stiamo vivendo anticipazioni che avrà un impatto enorme nella vita delle persone data la ormai totale presenza di connettività. La FAST, insieme ai suoi partner, è pronta con i suoi prodotti hardware e software a fornire tutto ciò che serve per la gestione IoT delle reti idriche.
Si ringraziano per la collaborazione le aziende
Grazie. Visita il nostro stand Pad 22-Stand C74
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