Per uno sviluppo sostenibile delle città dovranno essere progettati sistemi d’illuminazione pubblica smart che consentiranno il controllo e la gestione di ciascuno degli apparecchi a led di un’area.
La crescita delle città e la preoccupazione per l’uso delle risorse naturali rendono il tema dello sviluppo sostenibile di stretta attualità. La preoccupazione per la sostenibilità abbraccia tutti i segmenti della società e il tema della gestione delle città risulta fondamentale per quanto riguarda lo sviluppo degli aspetti sociali, economici e ambientali, che dovrebbero essere gli obiettivi di qualsiasi città indipendentemente dalle sue caratteristiche.
Nell’intento di lavorare su questi aspetti, negli ultimi decenni, le città hanno implementato iniziative volte all’aggiornamento dell’infrastruttura urbana e dei suoi servizi, dando origine (tra gli altri) ai concetti di città sostenibile, città ecologica e città intelligente. L’idea generale è quella di migliorare la qualità della vita negli ambienti urbani, utilizzando l’innovazione scientifica e tecnologica per costruire una società informata e consapevole, con comunità partecipative, e promuovere uno sviluppo urbano-rurale equilibrato e infrastrutture sostenibili.
Illuminazione Smart
Al fine di favorire la lotta ai cambiamenti climatici e il raggiungimento di un’efficienza energetica sostenibile occorre iniziare a implementare le nuove tecnologie (per esempio, Smart Grid),che consentono principalmente il risparmio energetico e l’incorporazione di fonti energetiche rinnovabili.
L’utilizzo di questi sistemi consente all’illuminazione:
- di essere automatizzata e monitorata;
- di essere affidabile e robusta;
- di utilizzare la telemetria e la telegestione;
- di essere interattiva con gli utenti;
- di offrire tariffe dinamiche;
- di funzionare in maniera ottimale per il corretto utilizzo delle risorse;
- di essere predittiva piuttosto che reattiva;
- di effettuare una gestione decentralizzata e in tempo reale;
- di offrire sistemi e servizi completi;
- di essere sicura e protetta da attacchi fisici e informatici.
Componenti di un sistema IoT
Per assolvere alle funzioni di gestione e controllo, in un sistema di illuminazione intelligente devono essere integrati vari elementi, che possono essere implementati secondo diverse opzioni. I componenti più importanti (che una volta integrati consentiranno la gestione dell’infrastruttura di illuminazione) sono rappresentati in Figura 1:
SENSORI
I sensori rappresentano una parte fondamentale del sistema, in quanto determinano lo stato di grandezze elettriche, correnti e tensioni. Le loro variazioni vengono raccolte in un centro di controllo che rileva il consumo elettrico degli apparecchi; inoltre, la presenza di sensori di luminosità rende possibile comandare la loro accensione e il loro spegnimento, stabilendo il comportamento del sistema stesso in base al tempo e secondo le condizioni climatiche e ambientali del sito.
CONNETTIVITÀ E INTERCONNESIONE
Il sistema può essere collegato tramite tecnologia Wi-Fi, sfruttando, eventualmente, le infrastrutture di questo tipo già esistenti nell’area (la connettività Wi-Fi è già integrata in diversi dispositivi mobili). La potenza del segnale è piuttosto ampia, con un singolo punto di accesso wireless a copertura di un’ampia area. La connessione Wi-Fi, che funziona su banda di 2,4 GHz (sebbene possa funzionare anche a 5 GHz) con una velocità di trasferimento fino a 100 MBps, fornisce il segnale ad alcuni dispositivi IoT alimentati da batterie ricaricabili. Oggi è la tecnologia di connettività wireless più diffusa, anche perché i nuovi dispositivi IoT hanno abbassato le barriere all’abilitazione della tecnologia Wi-Fi con applicazioni dedicate.
Su questa tecnologia si basa la creazione delle “città intelligenti”, che hanno mostrato grandi benefici in termini di qualità di vita, sostenibilità ambientale, risparmio dei consumi energetici, riduzione dell’inquinamento elettromagnetico e sviluppo socio-economico.
L’uso dell’IoT ha avuto la sua maggior espressione nel miglioramento delle infrastrutture dei servizi pubblici: un esempio è il settore dell’illuminazione pubblica, che si pone l’obiettivo di contribuire al risparmio energetico e all’implementazione delle energie rinnovabili. L’Internet of Things è definito come “la promessa di un mondo di dispositivi interconnessi che forniscono contenuti rilevanti agli utenti”.
APPLICAZIONI IOT
Il requisito principale del sistema è la gestione da remoto, per cui è necessario che l’infrastruttura venga monitorata in tempo reale in qualsiasi momento. Questo tipo di servizio è offerto da diverse piattaforme, con opzioni differenziate in base ad aspetti quali costi, dispositivi connessi, database, numero di dati inviati e settori di focalizzazione. In ogni caso, la piattaforma scelta deve consentire la gestione di un’ampia varietà di azioni come:
- creazione di un dominio web per l’organizzazione;
- creazione e assegnazione di privilegi per diversi utenti;
- monitoraggio di dispositivi con diverse variabili di misura;
- generazione di rapporti;
- accesso da diversi dispositivi mobili tramite applicazione.
STANDARD E PROTOCOLLI
Bisogna prendere in considerazione i protocolli per la connessione delle reti dati, quali:
- TCP/IP6;
- IPv47; • IPv68;
- DHCP9;
- HTTPS / HTTP10.
Gli standard per l’implementazione delle tecnologie IoT non vengono specificati a causa delle limitate normative esistenti.
SICUREZZA E PRIVACY
La sicurezza nelle tecnologie IoT è uno degli aspetti che più viene messo in discussione, a causa della mancanza di normative e della grande vulnerabilità generata quando i comuni dispositivi si connettono a Internet. Principalmente sono garantiti solo aspetti di sicurezza quali:
- crittografia dei dati;
- autenticazione;
- disponibilità;
- sicurezza perimetrale.
DISPOSITIVO DI CONTROLLO
Come dispositivo di controllo può essere scelto un microcontrollore, che dev’essere in grado di adattarsi alle esigenze richieste, di realizzare progetti in autonomia e di leggere qualsiasi input del sensore convertendolo in un’azione di uscita.
APPARECCHI DI ILLUMINAZIONE
Gli apparecchi devono essere a LED, per prima cosa perché attualmente sono i dispositivi più versatili sul mercato, in secondo luogo perché sono adatti a molteplici utilizzi (oltre a svolgere le funzioni specificate dai sistemi di controllo) grazie alla possibilità di essere dimmerabili.
L’architettura del sistema di illuminazione
Il sistema di illuminazione deve prevedere l’esistenza di due sottosistemi, rispettivamente per il controllo e per la gestione. Il collegamento tra loro viene realizzato attraverso una rete di comunicazione, come rappresentato in Figura 2:
Il sottosistema di controllo prevede la lettura di tutti i dati e i segnali inviati dai sensori installati negli apparecchi, in modo che un controllore possa ordinare come i dispositivi devono agire in base ai requisiti e alle esigenze stabilite durante la configurazione.
Il sottosistema di gestione ha come funzione principale quella di consentire, in tempo reale da Internet, l’accesso alle informazioni sui dispositivi, in modo che il sistema possa essere controllato e gestito da remoto da qualsiasi luogo; per questo è necessario disporre di una piattaforma e di un software gestionale.
La rete permette la comunicazione tra il sottosistema di controllo e il sottosistema di gestione al fine di consolidare il sistema di illuminazione pubblica intelligente (Figura 3).
