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Il ruolo sempre più importante dei sensori nei moderni sistemi di gestione degli edifici
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Uno sguardo alle tecnologie
Alessandro Mastellari
Technical Specialist Wireless & Sensors Avnet Abacus
Gli edifici stanno diventando più intelligenti in risposta alle crescenti aspettative degli utenti, al desiderio degli sviluppatori di una maggiore redditività e alla disponibilità di tecnologie abilitanti. Gli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento (HVAC), di sicurezza e di illuminazione del passato vengono aggiornati e arricchiti con nuovi servizi concepiti per rendere gli edifici più confortevoli, più efficienti, più rispettosi del clima e più redditizi.
Il fattore chiave per gli edifici intelligenti è disporre di una tecnologia di rilevamento in grado di fornire i dati grezzi su cui si basano tali servizi. Il costo relativamente basso dell'implementazione di molti tipi di sensori incoraggia anche gli sviluppatori a implementarli in modo specifico per sviluppare tecniche analitiche in grado di creare informazioni completamente nuove in merito al modo in cui vengono utilizzati gli edifici. Sono queste nuove applicazioni che renderanno gli edifici veramente intelligenti.
Rilevamento semplificato
Il rilevamento per edifici intelligenti implica la misurazione dei parametri di base, come temperatura o umidità, e la combinazione di più segnali rilevati per determinare altri parametri, come il livello di occupazione. Ad esempio, è possibile utilizzare semplici sensori di contatto per capire se porte e finestre sono aperte o chiuse. I dati risultanti costituiscono una base utile per la sicurezza generale. Ma il basso costo dei sensori di contatto consente anche di distribuirli ampiamente, portando a ulteriori vantaggi in termini di sicurezza nel caso in cui, ad esempio, vengono utilizzati in luoghi come i laboratori per tracciare l'apertura di armadi o frigoriferi ad accesso riservato. I sensori termici sono stati a lungo utilizzati nei sistemi HVAC per misurare la temperatura dell'aria ambiente: oggi vengono sfruttati anche per controllare la temperatura di esercizio di apparecchiature sensibili come i data center locali per verificare che operino nel modo più efficiente possibile. Anche il monitoraggio continuo della temperatura svolge un ruolo importante nel garantire che i sistemi HVAC non ospitino batteri pericolosi come la legionella. Le tecnologie di rilevamento della temperatura includono termocoppie vecchio stile, resistori dipendenti dalla temperatura, termistori a coefficiente termico negativo e dispositivi a semiconduttore.
Uno sguardo alle tecnologie
I sensori di umidità misurano la quantità di vapore acqueo nell'aria e sono importanti per mantenere le persone a proprio agio, garantire il corretto funzionamento dei macchinari e preservare la salute evitando la crescita di muffe e spore. Il rilevamento dell'umidità può essere effettuato con elementi capacitivi, resistivi o termici.
I sensori di qualità dell'acqua vengono utilizzati per misurare sostanze chimiche, ioni, solidi sospesi, elementi organici e livelli di pH, quindi sono importanti per garantire che l'acqua potabile di un edificio sia idonea al consumo umano, all'uso in qualsiasi macchinario in loco o all'impiego negli impianti di condizionamento senza causare problemi sanitari. È inoltre possibile utilizzare sensori di pressione o portata per monitorare, ad esempio, se gli schermi dei filtri si stanno intasando e richiedono manutenzione.
La pandemia ha suscitato un crescente interesse per la qualità dell'aria che respiriamo. I comuni sensori di gas possono misurare nell'aria della stanza la concentrazione di ossigeno o possono determinare il livello di monossido di carbonio (per esempio nell'ambito di un sistema di rilevamento degli incendi) oppure di anidride carbonica (per evitare il soffocamento negli edifici altamente isolati). I sensori di fumo possono rilevare il livello del particolato aereo, essenziale per la sicurezza antincendio. Sono attualmente in fase di sviluppo sensori di polline in grado di rilevare, identificare e quantificare in tempo reale pollini, muffe, polveri e altre particelle, come silicati e microplastiche. Nei sistemi di monitoraggio ambientale negli edifici, i dati di questi sensori possono essere integrati con letture di temperatura e umidità nel contesto.
Rilevamento del movimento
Negli edifici intelligenti il rilevamento del movimento sta diventando sempre più importante per scopi di sicurezza e sorveglianza e per garantire che le strutture non sprechino energia riscaldando e illuminando stanze vuote. Esistono diversi tipi di sensori di movimento. Uno dei più semplici si basa sull'allagamento di un'area con onde ultrasoniche. Il sensore misura il modo in cui tali onde vengono riflesse nell'ambiente e come vengono alterate dalla presenza di una persona. I sensori a infrarossi passivi (PIR) rilevano il calore emesso dalle persone confrontando le diverse quantità di radiazioni infrarosse che arrivano a due finestre poste davanti all'elemento attivo. Quando le persone sono in posizione statica, la quantità di radiazione che arriva alle due finestre è uguale. Quando si muovono, la quantità di infrarossi che arriva a ciascuna finestra è diversa.
Questi semplici sensori sono stati ampiamente utilizzati per anni negli antifurto domestici, sulle porte automatiche e sugli asciugamani notouch. Tuttavia, oggi vengono utilizzati in modo molto più sofisticato. Ad esempio, un semplice rilevatore PIR può essere montato sotto una scrivania o un tavolo, oppure sopra un cubicolo, per rilevare se qualcuno sta occupando quello spazio. Finestre di rilevamento di dimensioni ridotte e lenti strette aiutano i sensori a evitare falsi positivi, provocati ad esempio dalle persone che transitano davanti a una scrivania. I sensori sono montati in un piccolo box alimentato a batteria e dotato di una connessione wireless a bassa potenza verso un gateway collegato al sistema di gestione dell'edificio.
È possibile utilizzare gli infrarossi anche per verificare la distanza delle persone da un sensore. Ciò avviene misurando quanto tempo impiega un impulso a infrarossi per essere riflesso e tornare al sensore. Gli array di sensori a infrarossi permettono di fare un ulteriore passo avanti, misurando anche la direzione in cui si muovono le persone.
Altri tipi di sensori
Alcuni sviluppatori di edifici intelligenti stanno installando sensori di corrente elettrica per poter monitorare il modo in cui l'energia viene utilizzata nelle loro strutture. Sembra un approccio rozzo, ma la corretta implementazione dei sensori di corrente (su singole macchine, circuiti o zone) può fornire preziosi dati per la gestione dell'efficienza energetica dell'edificio e aiutare a monitorare il funzionamento delle apparecchiature critiche. Una volta che questi sensori sono stati installati, è possibile costruire un profilo storico di consumo di corrente "normale" per ogni macchina, circuito o zona, quindi riconoscere automaticamente le anomalie e agire per indagarle e rettificarle. Alcuni sviluppatori di residenze protette stanno persino sperimentando schemi che tengono traccia dei consumi di elettricità, così che parenti e congiunti interessati possano tenere controllate alcune attività di routine quotidiana (accendere il bollitore al mattino, scaldare il pane all'ora di pranzo e così via), aiutandoli così a monitorare il benessere dei residenti.
Gli edifici intelligenti possono utilizzare altri tipi di rilevatori, inclusi sensori ottici per il monitoraggio della luce e sensori di livello per verificare la quantità di fluido presente nei serbatoi e individuare potenziali tracimazioni. Nei parcheggi possono trovare impiego sensori di gas specializzati per verificare l'accumulo di scarichi o eventuali fuoriuscite di carburante. Gli edifici molto alti utilizzano sempre più gli accelerometri come parte di sistemi di smorzamento attivo delle vibrazioni progettati per contrastare gli effetti di venti forti e di eventi sismici minori. Uno sguardo alle tecnologie
Uno sguardo alle tecnologie
Il ruolo sempre più importante dei sensori nei moderni sistemi di gestione degli edifici
Far fruttare i dati del sensore
Tutti questi sensori sono abbastanza semplici, tuttavia nel contesto di un sistema di gestione dell'edificio i dati che generano possono essere potenti strumenti quando vengono aggregati e analizzati. Questo livello di raccolta comporta delle implicazioni in termini di privacy. Ad esempio, un'applicazione vantaggiosa dei sensori nel monitoraggio dell'occupazione potrebbe riguardare l'allocazione degli spazi in un ambiente di scrivanie condivise, tuttavia la tecnologia potrebbe essere abusata da datori di lavoro desiderosi di verificare la presenza del personale in modo troppo zelante. Allo stesso modo, i sensori di ToF – Time of Flight - possono essere utilizzati per monitorare il flusso di persone in un edificio. Questo potrebbe essere utile per garantire sicurezza e protezione, ma potrebbe comportare un abuso se utilizzato per monitorare i modelli di acquisto dei consumatori in un supermercato. Quando si pianificano i servizi che deriveranno dall'implementazione dei sensori negli edifici intelligenti, è necessario prendere in considerazione le leggi in vigore, per esempio il regolamento generale europeo sulla protezione dei dati. È sempre più importante che gli edifici in cui viviamo, lavoriamo e trascorriamo il tempo libero tutelino la nostra incolumità e la salute del pianeta, fornendo al contempo il massimo comfort con il minimo impatto ambientale. Oggi è disponibile un'ampia varietà di sensori in grado di fornire i dati grezzi necessari per rendere possibile questo tipo di ottimizzazione multifattoriale. L'implementazione dei sensori su larga scala può consentire nuovi tipi di analisi che, se utilizzate in modo responsabile, renderanno gli edifici intelligenti ancora più intelligenti.
Soluzioni Murata per il rilevamento di presenza e di movimento Murata
La tecnologia connessa sta cambiando il modo in cui viviamo. Le soluzioni IoT ci consentono di collegare e automatizzare edifici, tecnologie e sistemi energetici, trasformando il modo in cui vengono gestite le nostre strutture. I sensori PIR e i sensori a ultrasuoni di Murata contribuiscono a migliorare i sistemi di rilevamento di presenza e di movimento così da garantire uno stile di vita più produttivo ed efficiente.
SENSORE PIR SERIE IRA
CARATTERISTICHE
• Offre alta sensibilità e prestazioni affidabili • Eccellente rapporto segnale/rumore • Elevata stabilità alle variazioni di temperatura • Eccellente immunità alle onde elettromagnetiche
SENSORE ULTRASONICO
CARATTERISTICHE
• Trasmettitore e ricevitore ad ultrasuoni per rilevare oggetti e misurarne la distanza • Disponibile anche versione ad alta sensibilità e SPL-SMD
APPLICAZIONI
• Sicurezza domestica • Rilevamento di presenza in ambito domestico (smart home) • Funzione di wakeup del pannello di controllo • Risparmio energetico/illuminazione intelligente
Sensori PIR
Sensori ad ultrasuoni
Sensore termico MEMS OMRON D6T-32L
Il dispositivo OMRON B3S è un interruttore tattile a montaggio superficiale caratterizzato da una struttura sigillata che offre un'elevata affidabilità. Il pulsante ha anche un buon feedback tattile che contribuisce a creare un'interfaccia utente di alta qualità.
Grazie ai terminali per montaggio superficiale il dispositivo è ideale per le configurazioni ad alta densità. È disponibile anche con terminale di terra per la protezione contro l'elettricità statica e in confezioni nastrate per il montaggio superficiale. L'interruttore placcato in argento è sigillato in conformità agli standard IP67 (IEC 60529), assicurando un'elevata affidabilità di contatto in ambienti esposti a polvere o acqua.
Il dispositivo B3S può resistere a temperature comprese tra -25°C e +70°C senza alcuna formazione di ghiaccio o condensa.
Il B3S è perfetto nelle applicazioni relative a contatori intelligenti, apparati di ventilazione e controllo della temperatura, ascensori e montacarichi, nonché sistemi di automazione di fabbrica.
OMRON D6T-32L è un sensore termico MEMS che assicura un affidabile rilevamento di presenza e di posizione delle persone in una determinata area. Il dispositivo è in grado di rilevare anche la minima quantità di energia radiante dagli oggetti, permettendo di rilevare persone e oggetti sia statici che in movimento. Con un campo di rilevamento di 90 gradi quadrati, il D6T32L può quindi includere un’ampia area da un singolo punto
I sensori termici D6T MEMS costituiscono una parte vitale di un efficace regime di controllo delle infezioni all'interno di edifici, stanze e spazi a ingresso contingentato grazie al monitoraggio e alla misurazione della temperatura corporea e della densità di affollamento e alla riduzione dei contatti con le superfici. Questi dispositivi offrono anche un'eccezionale soluzione di controllo e rilevamento nei sistemi di building automation rivolti all'illuminazione.
CARATTERISTICHE
• Alta precisione, elevata affidabilità di contatto • SMD per la produzione automatica • Durata del contatto superiore • Struttura sigillata antipolvere
Interruttore tattile sigillato B3S
s, confirm equipment functions and safety before using the product. described in the manual or applying the product to nuclear control systems, railroad machines, safety equipment, and other systems or equipment that may have a serious performance characteristics of the product provide a margin of safety for the system or
Americas Europe
https://www.components.omron.com/ http://components.omron.eu/
China
https://ecb.omron.com.sg/ https://www.ecb.omron.com.cn/
Korea Japan
https://www.omron-ecb.co.kr/ https://www.omron.co.jp/ecb/
Cat. No. A274-E1-01 0318-0.5M(0318)(O)
Sensore termico D6T-32L
Per ulteriori informazioni e per scaricare il white paper, visitare avnet-abacus.eu/omron
BPS130 CDSOT23-T24CAN
SENSORI
• Sensori di pressione: BPS120,
BPS130 • Sensore di temperatura e umidità:
BPS240
HCT series
BPS240 TBU-RS085-300-WH SRF4530A series
CONNETTIVITÀ
• RS-485: TBU-RS • Ethernet: SM453229-231N7Y (chipLAN) • CanBus: CDSOT23-T24CAN (TVS array),
SRF4530A (induttanza di modo comune)
ALIMENTATORI DC
• Induttori di potenza SRP • Trasformatori di isolamento: Serie HCT (trasformatori ad alto isolamento)
Per maggiori informazioni è possibile visitare il sito avnet-abacus.eu/bourns
