IT202100015257A1 - Sistema e metodo di monitoraggio di opere infrastrutturali - Google Patents

Description

SISTEMA E METODO DI MONITORAGGIO DI OPERE INFRASTRUTTURALI

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema e metodo di monitoraggio di opere infrastrutturali, in particolare un sistema ed un metodo che utilizzano sensori collegati senza fili ad una rete IoT

Tecnica antecedente

Come noto, le opere infrastrutturali complesse, quali viadotti, ponti, edifici, centri espositivi, centri congressuali, centri commerciali, edifici a grandi luci e strutture ?ardite? o complesse e simili, bench? appiano immutabili nel tempo, in realt? vengono sollecitate da forze statiche e dinamiche di varia ampiezza e periodo che ne deformano in varia misura la struttura.

Le deformazioni subite da queste infrastrutture sono solitamente di piccola entit? rispetto a quelle teoricamente sopportabili da progetto. Tuttavia, nel tempo e con l'usura naturale dei materiali, le deformazioni - e le sollecitazioni che le determinano - possono creare invece una progressiva erosione dei margini di sicurezza con cui sono state progettate e costruite le opere infrastrutturali, provocandone anche il collasso.

Gi? da tempo, si ? dunque considerato molto importante poter monitorare almeno periodicamente lo stato di salute delle opere infrastrutturali.

Come intuibile, il monitoraggio pu? essere conseguito 'intervenendo sul campo' periodicamente, con una pluralit? di strumenti di misura gestiti da operatori esperti, oppure installando una serie di sensori 'residenti in situ' che inviino automaticamente i dati rilevati verso una unit? di raccolta.

Nella presente trattazione ci si occuper? specificamente della seconda modalit? di monitoraggio, mediante sensori residenti sull'infrastruttura considerata.

Ancora pi? specificamente, si intende affrontare il problema di fornire un sistema di monitoraggio dotato di sensori residenti su una struttura, che sia in grado di trasferire i dati acquisiti verso una unit? di elaborazione e presentazione delle informazioni, riducendo al minimo i cablaggi di alimentazione e comunicazione dati da installare sulla struttura.

Nella tecnica nota sono stati gi? proposti sistemi di questo genere, che includono sensori di varia natura (inclinometri, accelerometri, distanziometri, sensori di pressione specifica, ...) per acquisire misure specifiche nel tempo e trasferirle a centri di raccolta.

Ad esempio, IT 102018000002777 descrive in termini generali un possibile sistema di monitoraggio di una infrastruttura.

Altri sistemi esemplificativi di tecnica nota sono descritti in CN112461202, CN213021664, CN212909546, KR10-2190742, CN111006796, in cui ? gi? prevista anche la possibilit? teorica di trasferire i dati attraverso reti di dati tramite sistemi wireless.

Questi ultimi documenti si focalizzano tuttavia su singoli aspetti di una acquisizione quantitativa dei dati, preoccupandosi di individuare i mezzi tecnici pi? sofisticati per acquisire e trasferire le misurazioni. Tuttavia, non ? stata ancora offerta una soluzione qualitativamente apprezzabile nel suo complesso, che sia facilmente installabile, abbia una lunga durata nel tempo e consenta anche agli operatori meno esperti di avere una informazione completa e comprensibile dello stato di salute nel tempo dell'intera infrastruttura monitorata.

In particolare, si consideri che attualmente un limite importante all?applicazione di sistemi di monitoraggio delle strutture importanti, quali ponti e viadotti, ? costituito dal loro costo e dalle complesse implicazioni dell?installazione e dell?acquisizione dei dati (sensori, centraline, cablaggi, software per l?elaborazione e l?acquisizione dei dati, utilizzo dei dati stessi ai fini della modulazione dei piani di manutenzioni, eccetera).

Descrizione sommaria

Scopo della presente invenzione ? dunque quello di fornire un sistema di monitoraggio delle infrastrutture (come ad esempio ponti, cavalcavia e viadotti) che risolva gli inconvenienti della tecnica nota.

In particolare, si intende fornire un sistema di monitoraggio completo che, attraverso sensori specifici e selezionati, un protocollo di trasmissione dei dati e una specifica piattaforma dove risiede la capacit? di calcolo, permetta di elaborare e predisporre un'informazione completa nel tempo sullo stato di salute di opere infrastrutturali.

Il sistema di monitoraggio prevede una pluralit? di sensori installati a bordo della struttura in modo di poter rilevare e monitorare parametri ritenuti significativi del comportamento delle strutture sotto carichi di breve durata ma anche, e soprattutto, del comportamento nel tempo, comportamento che pu? variare in funzione del degrado nel tempo che dipende sia da fenomeni di alterazione a lungo termine (cedimenti delle fondazioni, per esempio), sia dalle condizioni di esercizio o anche da fenomeni eccezionali (urti, sisma, ecc.).

Tali parametri possono essere ?locali?

quali (a) abbassamenti e/o rotazioni assoluti o differenziali di alcuni punti particolarmente importanti (b) stati tensionali nelle sezioni maggiormente sollecitate,

oppure ?globali?

quali deformazioni dinamiche delle strutture soggette a carichi di tipo impulsivo.

A proposito delle deformazioni dinamiche, si consideri che ogni struttura ? caratterizzata da ?periodi fondamentali di vibrazione? associati a forme modali (modi di vibrare) che possono essere identificati sia per via numerica che per via sperimentale. Il comportamento dinamico dipende essenzialmente dalla massa e dalla rigidezza della struttura: quest?ultima inteso come una combinazione di fattori quali la condizione di vincolo, le dimensioni geometriche delle strutture, le caratteristiche di elasticit? dei materiali.

Al variare di qualcuno di questi parametri per cause naturali (degrado dei materiali, modificazione dell?efficacia dei vincoli...) o accidentali (legate all?utilizzo o a eventi eccezionali quali urti, rotture, estese fessurazioni...), varia il comportamento dinamico della struttura.

Il controllo periodico del comportamento dinamico dei ponti o viadotti, pur non fornendo (se non in alcuni casi) una diagnosi puntuale delle eventuali patologie, acquisisce dati espliciti sul mantenimento o sulla variazione nel tempo delle prestazioni della struttura, consentendo di determinare un indice di allerta commisurato allo scostamento da soglie predefinite (per esempio, suggerendo poi la necessit? di approfondimenti diagnostici). Ci? permette di mantenere l'attenzione sul giusto grado di sicurezza operativa e comportamentale per la struttura e per gli utenti che ne fruiscono nel tempo, facilitando le attivit? manutentive e/o correttive.

Concordemente, una definizione di un piano di monitoraggio consiste nel:

- identificare la strumentazione (sensori) necessaria e sufficiente a tenere sotto controllo i parametri pi? significativi individuati e a stabilire la corretta modalit? temporale di lettura dei dati sottostanti a tali parametri, - definire i modi di raccolta, consolidamento e presentazione dei dati acquisti,

- determinare soglie di attenzione e di allarme, intese come limiti ai parametri individuati al di sotto dei quali il comportamento della struttura corrisponde alle previsioni teoriche o comunque rimane costante nel tempo, - individuazione dei modi di trattamento ed interpretazione dei dati per poter fornire una conseguente diagnosi comprensibile agli utenti.

Naturalmente, per risultare efficace sia in termini di costi iniziali che di gestione, e quindi reso applicabile ad un ampio numero di opere d?infrastrutture, il piano di monitoraggio va personalizzato ad ogni struttura e limitato (a meno di casi di particolari complessit?) ai parametri di comportamento identificati come pi? significativi.

Il sistema di monitoraggio proposto ? un sistema a basso costo con sensori statici e dinamici alimentati a batteria ed idonei a trasferire i dati in modalit? senza fili (wireless).

Pertanto, un'opera infrastrutturale, opportunamente strumentata, ? in grado di comunicare all?esterno e fornire ?in rete? una serie di informazione sulla propria entit?, caratteristiche e prestazioni fornendo indicazioni precise sull?evoluzione del suo comportamento statico e dinamico alle sollecitazioni.

Grazie alla specifica configurazione offerta, ? possibile predisporre un'alimentazione a batteria dei sensori statici (che sono la maggioranza), che ha comunque una lunga durata e assicura un notevole risparmio al sistema, consentendo di realizzare reti di sensori affidabili e facilmente scalabili.

Nel caso dei sensori dinamici, secondo l'invenzione ? predisposto un gateway a basso consumo (5w) che consente di alimentare il dispositivo sensoristico o ?Kit Dinamico? (comprendente due accelerometri pi? un gateway) con un pannello solare di modeste dimensioni e compatibile con spazi, ingombri e necessit? viabilistiche specifiche del manufatto ospitante.

In particolare, il kit dinamico comprende due corpi scatolari - ciascuno dei quali comprende un accelerometro ed un inclinometro di alta precisione -che vengono utilizzati almeno in mezzeria di una struttura (per rilevare i parametri minimi che forniscono il modo di vibrare della struttura), per avere una ridondanza di lettura e, nei casi di un ponte di transito, preferibilmente distanziati su posizioni corrispondenti ai due sensi di marcia del ponte.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1A ? una vista in alzato laterale, parzialmente in sezione, di un viadotto;

fig. 1B ? una vista analoga a fig. 1A;

figg. 2A-2D sono viste in alzato laterale, parzialmente in sezione, di porzioni del viadotto di fig. 1;

fig. 3 rappresenta viste parziali in alzato laterale di alcune varianti di posizionamento dei sensori su un viadotto;

figg. 4A e 4B sono viste fotografiche di installazioni di sensori su un viadotto;

fig. 5 ? una vista analoga a quella di fig. 3 con varianti di posizionamento di un distanziometro;

fig. 6 rappresenta due viste fotografiche di installazioni di sensori accelerometrici su un viadotto;

fig. 7 ? una vista fotografica di una scatola di contenimento esemplificativa per una unit? sensoristica;

figg. 8A e 8B sono viste fotografica di due diverse modalit? di installazione con batteria remota;

fig. 9 ? un diagramma di flusso di una modalit? di funzionamento del dispositivo secondo l'invenzione;

fig. 10A e 10B sono grafici esemplificativi di acquisizione di segnali dell'unit? sensoristica secondo l'invenzione;

fig. 11 ? un diagramma logico delle connessioni nel sistema secondo l'invenzione;

fig. 12 ? un diagramma di flusso di una modalit? di funzionamento del dispositivo secondo l'invenzione;

fig. 13 ? una vista pittorica di una dashboard di presentazione dati esemplificativa;

figg. 14-18 sono viste pittoriche di varie schermate esemplificative di presentazione dei dati acquisiti su piattaforma web;

figg. 19-20 sono viste pittoriche di varie schermate esemplificative di presentazione dei dati acquisiti su piattaforma mobile; e

fig. 21 ? una vista di un diagramma logico delle interazioni funzionali esistenti in un sistema secondo una forma di esecuzione preferita dell'invenzione.

Descrizione dettagliata delle preferite forme di esecuzione

Nella Fig. 1 ? illustrato in via esemplificativa un viadotto che costituisce una possibile opera infrastrutturale sul quale installare il sistema di monitoraggio proposto.

Quest'ultimo si compone vantaggiosamente delle seguenti tipologie di sensori.

Inclinometri

Sono predisposti per misurare una variazione assoluta di inclinazione rispetto ad una configurazione iniziale. Disposti in combinazione opportuna, essi forniscono anche informazioni sugli spostamenti relativi fra punti, permettendo cos? individuare - mediante opportuna integrazione dei dati lungo l'asse di riferimento della struttura - la curva che definisce la ?deformata? di una trave o dell'intera struttura.

In un'opera come rappresentata in fig. 1, ? previsto che una pluralit? di inclinometri venga posizionata in punti chiave delle strutture monitorate, in particolare almeno in corrispondenza della prima spalla (fig. 2A), del centro (fig. 2B) e dell?ultima spalla (fig. 2C) di un viadotto. Preferibilmente, gli inclinometri sono contenuti in un involucro di protezione, che si descriver? pi? avanti, e sono installati sulla superficie inferiore dell'impalcato.

Inoltre, ? possibile integrare il sistema di rilevamento ad inclinometri con un inclinometro aggiuntivo disposto sopra la fondazione base (fig. 2D) delle spalle di sostegno. I dati acquisiti in questa posizione sono utili a stabilire la variazione di un parametro di rotazione alla base.

Come si comprende da quanto indicato sopra, gli inclinometri sono posizionati nei punti di prevedibile maggior rotazione della struttura. L?inclinometro misura delle rotazioni assolute, che sono uno dei parametri che contribuiscono a definire la deformazione della struttura; la rilevazione delle rotazioni ? pi? agevole, non avendo bisogno di punti fissi di riferimento, rispetto alla rivelazione degli spostamenti assoluti. Naturalmente, il controllo delle rotazioni ? utile nel caso di carichi di breve durata, ma anche e soprattutto per cogliere incrementi di deformazione nel lungo periodo (cedimenti delle fondazioni, decadimento delle caratteristiche di rigidezza della struttura, e cos? via).

Questa disposizione degli inclinometri (che forniscono indicazioni sull?evoluzione degli spostamenti della struttura con o senza carico agente) rappresenta una disposizione minima che assicura in modo efficiente il funzionamento del modello di monitoraggio proposto; non vi sono preclusioni all'ipotesi di aumentare il numero di sensori installati, ma ci? aumenterebbe il costo dell'installazione, senza una reale necessit? rispetto alle informazioni acquisibili.

Riassumendo, l?ipotesi esemplificativa descritta prevede l'installazione di quattro inclinometri per la tipologia di struttura rappresentata in Fig. 1, due sono posti a ciascuna estremit? del viadotto, uno all'estremit? inferiore della pila ed infine uno all?intradosso della soletta superiore in posizione centrale.

Estensimetri (trasduttori di deformazione detti anche 'strain gauges')

Un sensore estensimetrico rileva tipicamente una deformazione locale di una struttura; dalla misura di una deformazione, noto il modulo di elasticit? del materiale cui il sensore ? applicato, si ricava anche lo stato tensionale relativo.

I dati acquisiti da estensimetri sono utili perch? permettono di ricavare un parametro di sollecitazione e quindi sono utili per tenere sotto controllo le sezioni e i dettagli costruttivi pi? sollecitati.

Naturalmente, misurando delle deformazioni, gli estensimetri devono essere associati a trasduttori di temperatura, per individuare quanto delle deformazioni misurate siano dovute ai carichi o a cedimenti, e quanto a dilatazioni termiche.

Con riferimento al caso esemplificativo di fig. 1, gli estensimetri vengono preferibilmente collocati in modo da monitorare lo stato tensionale in 4 spigoli significativi della sezione, come illustrato in fig. 3.

Quattro estensimetri vengono collocati

- due in una sezione ai quarti della campata laterale (fig. 4A), - due in mezzeria della campata centrale (fig. 4B).

I sensori estensimetrici sono posti ai lembi inferiore e superiore (in realt? all'intradosso delle ali sbalzanti del ponte) in maniera da consentire di risalire allo stato di tensione sulla sezione, e da esso stimare momento flettente e sforzo normale, note le caratteristiche geometriche della sezione. Distanziometri

Sono sensori predisposti per misurare una variazione assoluta di distanza fra due punti.

Secondo la soluzione proposta, vengono previsti (fig. 5) tre distanziometri:

due posti in corrispondenza degli appoggi di spalla, che per particolari configurazioni potrebbero andare in trazione,

un terzo posto in mezzeria, finalizzato a misurare l'abbassamento relativo della mezzeria dell'impalcatura rispetto a due punti posti simmetricamente alla mezzeria (per esempio distanti fra loro di 5 metri).

Nel caso in cui la struttura di viadotto da monitorare preveda un vincolo "anti sollevamento" degli appoggi, l'efficacia di tale vincolo (corrispondente al mantenimento della corretta distanza fra impalcato e pulvino) ? fondamentale per il comportamento della struttura, ed il sistema di precompressione, nel caso ci sia, ? uno degli elementi cui dare attenzione nel piano di manutenzione. Di conseguenza, in tal caso ? importante monitorare anche tale dettaglio costruttivo, installando un apposito sensore distanziometrico nella posizione suggerita dal progettista della struttura.

Accelerometri

I sensori accelerometrici sono utilizzati per rilevare il comportamento dinamico della struttura nel tempo. Questi sensori vengono infatti posti in corrispondenza delle deformazioni di picco dei 3-4 modi fondamentali di vibrare della struttura (tipicamente in mezzeria delle campate e ai quarti, per cogliere modi di vibrare non simmetrici o i modi superiori al primo). Per esempio, nel caso della struttura della fig. 1 ? utile disporre accelerometri ai due lembi delle sezioni trasversali per cogliere anche il comportamento torsionale.

In fig. 6 ? illustrato un posizionamento esemplificativo di accelerometri in cordolo di mezzeria.

Facendo riferimento a fig. 1B - dove la stessa struttura di fig. 1 ? provvista di tutti i sensori sopra descritti - si pu? avere un quadro completo della strumentazione ridotta e basica che ? in grado di mettere in opera un sistema di monitoraggio efficace per rilevare una serie di parametri significativi della suddetta struttura.

Una volta esposto il generale layout delle unit? sensoristiche da prevedere, nel seguito si descriver? in dettaglio la composizione di tale unit? sensoristiche.

Ciascuna unit? sensoristica afferisce ad un corpo scatolare S mediante il quale i sensori vengono fissati all'infrastruttura.

Come illustrato esemplificativamente in fig. 7, ciascuna unit? afferente al corpo scatolare S include sei componenti importanti:

1. Un sensore accelerometrico e/o inclinometrico, - disposti internamente al corpo scatolare - nonch? un sensore distanziometrico e/o estensimetrico ubicati all?esterno e collegati ad una morsettiera interna M

2. Una batteria B

3. Un convertitore C

4. Un microprocessore P

5. Un modem D

6. Un Sensore di temperatura T

La presenza di un sensore di temperatura T all?interno ? dovuta al fatto che nel monitoraggio di infrastrutture sospese, strallate o portate, le stesse sono soggette a variazioni di stato imputabile alla variazione di temperatura esistente al momento della rilevazione rispetto a quella stimata da progetto. E' quindi necessaria una correzione dei dati acquisti dagli altri sensori in base alla misura di temperatura che proviene dal sensore di temperatura interno T.

I vari componenti, come illustrato in fig. 7, sono connessi ad una scheda circuitale, tramite la quale vengono acquisiti i dati dei parametri di rilievo e poi trasmessi in modalit? wireless verso risorse di calcolo condivise in cloud. La trasmissione avviene in tempo reale, ossia appena i dati vengono acquisti dai relativi sensori, con frequenze predefinite, per esempio una volta ogni 15 minuti.

Preferibilmente, la scheda circuitale e la morsettiera M ? configurata per accogliere la connessione a due sensori esterni diversi, per esempio un sensore estensimetrico ed un sensore distanziometrico.

La batteria B ? preferibilmente al Litio, di lunga durata e non ricaricabile.

Il convertitore C ? di tipo analogico/digitale ad alta precisione (24 bit) e viene utilizzato per trasformare il segnale analogico proveniente da uno dei sensori, in un segnale digitale che viene trasferito al modem D e poi trasmesso al cloud. Il Modem radio trasmette i dati al cloud attraverso un'antenna interna, con tecnologia e protocolli Sigfox<TM >o Lora<TM >o analoghi sistemi disponibili. Il microprocessore (alimentato dalla batteria) comanda i vari componenti e il trasferimento dei dati, facendo passare il sistema da una modalit? di ?sleep? (basso consumo) ad una modalit? di veglia operativa, nei tempi stabiliti, accendendo il sensore e il convertitore, per poi rilevare i dati, elaborarli e infine indirizzarli attraverso il modem verso il cloud.

Il corpo scatolare S pu? essere di un materiale termoplastico (per esempio ABS), come visibile in fig. 7, oppure pu? essere di materiale metallico che garantisce maggior protezione e durabilit? all?elettronica.

Il modem pu? essere di tipo Sigfox<TM >o Lora<TM>, ossia idoneo a comunicare su queste due tipologie di reti IoT, ma non si esclude che possa utilizzare anche protocolli diversi qualora fossero resi disponibili commercialmente per comunicare su reti di dati IoT.

Con 'rete IoT' (InternetOfThings, sia IoT terrestri che IoT via satellite) si intende una rete connessa con Internet, su cui possono quindi essere interscambiati dati provenienti da oggetti monitorati e pubblicare tali dati su piattaforme che impiegano tecnologia web.

I corpi scatolari delle unit? sensoristiche, una volta installati, trasmettono in modalit? senza fili (onda radio emessa dal modem) verso un'antenna terrestre con disponibilit? di tecnologia IoT, che pu? essere individuata fino a 12 km di distanza con la potenza di trasmissione (ad esempio 0,5 W) compatibile con l'uso della batteria in dotazione (trasmissione di dati binari a basso consumo). Un'antenna di questo tipo viene anche definita antenna geografica (perch? dislocata sul territorio) attestata su rete IoT. La presenza di antenne geografiche IoT su ampia parte del territorio (il territorio italiano ? ad oggi coperto fino a quasi un 96%) rende molto efficace questo tipo di trasmissione.

Come alternativa, il modem dati installato a bordo dell'unit? sensoristica, pu? essere totalmente eliminato, lasciando ai sensori evoluti, dotati di capacit? di comunicazione, la comunicazione direttamente con antenne satellitari, che a loro volta sono attestate su rete IoT

I sensori distanziometrico ed estensimetrico sono preferibilmente localizzati ed installati esternamente al corpo scatolare S, poi connessi alla morsettiera M della scheda elettronica con fili di lunghezza massima di 3 metri, per evitare che cavi pi? lungi si trasformino in antenne ricevendo interferenze negative per la qualit? del dato. Il sensore inclinometrico trova naturale sede all'interno del corpo scatolare, ma pu? essere anche installato all'esterno.

Quindi, per facilitare la manutenzione dei sensori, le due opzioni di montaggio preferite sono:

1. Unit? elettronica e relativa batteria all'interno del corpo scatolare S, con il/i sensore/i disposto/i esternamente (entro 3 metri di distanza);

2. Unit? elettronica nel corpo scatolare S, con il/i sensore/i disposto/i esternamente (entro 3 metri), ed anche la batteria B disposta esternamente - possibilmente protetta da un apposito involucro - anche a maggiore distanza, fino a quasi 10 metri senza rischio di interferenze (perch? il cavo di alimentazione non induce onde elettromagnetiche nella parte circuitale). In questo modo pu? risultare molto facile la sostituzione della batteria, perch? disposta in posizione pi? raggiungibile dall'operatore rispetto al sensore.

Nelle immagini esemplificative delle figg. 8A (una unit? sensoristica) e 8B (due unit? sensoristiche con una sola batteria) si rilevano i grandi vantaggi di avere la batteria accessibile alla manutenzione, perch? dopo la sua installazione iniziale non occorrono pi? bybridge o ponteggi dedicati utilizzati per la posa iniziale delle scatole sensoristiche.

Il ciclo di lavoro che viene svolto dalla singola unit? sensoristica ? il seguente.

L'unit? sensoristica ? configurata in modo da rimanere sempre in uno stato ?sleep?, per aver bassissimo consumo, ma viene risvegliata ad intervalli regolari (per esempio, come detto sopra, ogni 15 minuti) mediante opportuna programmazione del processore P (temporizzatore), ottenuta tramite la piattaforma di elaborazione PW. Il ciclo di controllo (fig. 9) viene gestito dal microprocessore P e dal relativo firmware incorporato. Al risveglio, il sensore e il convertitore vengono accesi, in pochi secondi viene rilevato ed acquisito il dato del parametro desiderato (se sono due i sensori esterni, vengono letti tutte e due in sequenza), poi elaborato e trasmesso - attraverso il modem -verso il cloud, dove viene raccolto da un portale IoT (Sigfox nel caso in esempio) oppure da un Network Server nel caso Lora.

Tutto il processo alimentato, appunto, dalla batteria di lunga durata. Il processore ed il convertitore predispongono i dati acquisiti in pacchetti binari che vengono trasferiti tramite il modem D.

Il pacchetto binario viene trasmesso al portale IoT / Network Server, dove il pacchetto viene aperto e recuperata la stringa pura di dati inviata dal sensore con la seguente caratteristica:

60 a0 06fb 4e2408 0008 000a 00

Dove gli elementi della stringa hanno il seguente significato:

60: Tipo di sensore. Dopo la conversione da esadecimale a decimale il risultato ? 96 che rappresenta una famiglia di sensori, ad esempio inclinometri.

a0: Valore di energia residua della batteria. Dopo la conversione da esadecimale a decimale il risultato ? 160, valore che va moltiplicato per 10 e sommato 2000, ossia (160x10)+2000 = 3600mV

06fb: Valore della temperatura. Dopo la conversione da esadecimale a decimale va diviso per 100, ad esempio (1787/100) = 17,87?

4e2408: Questo ? il valore significativo (come valore medio) della misura del sensore: in questo caso, dopo la conversione, ? 5121032. A seconda del tipo di sensore indicato all?inizio della stringa, esso verr? interpretato come dato rilevato dall?inclinometro, distanziometro oppure estensimetro. Questo valore viene successivamente moltiplicato per una costante di normalizzazione che dipende del tipo di sensore e, infine, corretto con un algoritmo correttivo che tiene conto del valore di temperatura.

0008: Delta minimo rilevato nell?intervallo di lettura. Dopo conversione, questo valore viene sottratto al valore precedente e costituisce il valore minimo letto.

000a: Delta massimo rilevato nell?intervallo di lettura. Dopo conversione, questo valore viene sommato al valore significativo e costituisce il valore massimo letto.

00: Non utilizzato al momento. Rimarr? sempre zero.

A seconda del tipo di sensore che ha generato i dati di misura, vengono applicate formule correttive diverse, per ottenere una normalizzazione ed una successiva corretta visualizzazione.

Per i distanziometri il valore grezzo va ad esempio da 0 a 8.388.607 e rappresenta il minimo e il massimo del valore del distanziometro. Per trasformarlo in millimetri occorre dividere questo valore per un parametro costante che dipende della corsa complessiva del distanziometro. Ad esempio, se il distanziometro ha una corsa di 150mm la costante di divisione ?

8.388.607 / 150 = 55924,046

Per gli estensimetri il valore grezzo va ad esempio da -8.388.607 a 8.388.607 per? il valore a riposo pu? variare in base all?installazione ed alla lunghezza dei cavi, eccetera. Si preferisce quindi determinare uno ?zero? di lettura una volta installato il sensore in condizioni ambientali (sollecitazione, temperatura, ...) ritenute standard, agendo sul lato della piattaforma di elaborazione in cloud dove i dati vengono interpretati e resi graficamente. Una volta determinato lo zero, i valori possono essere positivi o negativi in base alle deformazioni subite; il dato deve essere comunque normalizzato dividendolo per una costante di divisione ricavata sperimentalmente. Il dato deve essere al terzo decimale e l?unit? di misura ? il mStrain (microstrain).

Per gli inclinometri il dato grezzo ? ad esempio con segno e va da -32768 a 32768 e, in tal caso, la formula di correzione ? Gradi = Arcosin(Dato Grezzo / 104858).

Come accennato pi? sopra, i dati acquisti vanno poi compensati per effetto della temperatura, cos? da eliminare effetti di termodilatazione dagli effetti di cedimento strutturale di altra natura.

I distanziometri essendo autocompensati non richiedono ulteriore compensazione.

Inclinometri:

Gradi_Compensati = Gradi_Grezzi_Medi * Valore_Compensazione [1] dove

Valore_Compensazione = 1+ ((T * 0,0032) ? (T2 * 0,00005) ? (T3 * 5E-7)-0,031) * 0,73

Gradi_Grezzi_Medi = valore originale (InclMed)

T = temperatura in gradi Centigradi (Temp)

T2 = temperatura al quadrato

T3 = temperatura al cubo

Il valore di compensazione deve valere circa 0,9 - 1,1 circa

Le costanti 0,0032, 0,00005, 5E-7 sono parametrizzabili agendo sul lato della piattaforma di elaborazione in cloud.

Per l'interpretazione da parte dell'utente, sulla piattaforma di elaborazione viene rappresentato graficamente il valore Gradi_Compensati.

Estensimetri:

Strain_Compensati=Strain_Grezzi_Medi * Valore_Compensazione [2] dove

Valore_Compensazione = 1+ ((T * 0,0032)* 0,55)

Strain_Grezzi_Medi = valore originale (StrMed)

T = temperatura in gradi Centigradi (Temp)

Per l'interpretazione da parte dell'utente, sulla piattaforma di elaborazione viene rappresentato graficamente il valore Strain_Compensati.

Nel seguito si descriveranno ulteriormente le caratteristiche tecniche dei sensori e del sistema di trasmissione dei dati, facendo riferimento esemplificativamente alla rete di trasmissione IoT Sigfox<TM>. E' inteso che analoghe soluzione sono percorribili utilizzando una diversa rete, per esempio Loran<TM>.

Il modem D per distanziometro rappresenta una interfaccia per sensori distanziometrici a potenziometro (per esempio Gefran<TM >o simili) e fornisce alimentazione al potenziometro, effettua la misura, calcola la media dei valori, il valore minimo e il valore massimo rilevato nell'intervallo di misura e infine trasmette periodicamente il dato. Questo modem D dispone anche di un sensore di temperatura interno, che fornisce cos? la misura di temperatura nella stringa di trasmissione per l'eventuale successiva compensazione da effettuarsi sulla piattaforma di elaborazione.

Il modem D per StrainGage rappresenta un'interfaccia per estensimetri a tre fili di valore 120 Ohm (o altri valori per esempio 350 Ohm Strain Gage) ed effettua la misura, calcola la media dei valori, il valore minimo e il valore massimo rilevato nell'intervallo di misura e trasmette periodicamente il dato. Dispone di un sensore di temperatura interno per eventuale compensazione da effettuarsi sulla Piattaforma di elaborazione dati.

Il modem D per inclinometro ? un dispositivo che integra al suo interno un inclinometro di precisione monoassiale con intervallo di misura ?15? massimo. Effettua la misura periodicamente (per esempio ogni 5 min), calcola il valore medio, il valore minimo e il valore massimo nell'intervallo di misura e trasmette i dati al processore che poi li trasferisce al portale PW, mediante il modem M, per esempio ogni 15 minuti o altro intervallo temporale impostato nel temporizzatore. Dispone di un sensore di temperatura interna per una eventuale compensazione in temperatura da effettuarsi sulla piattaforma di elaborazione dati.

I dati acquisiti dalle varie tipologie di sensori vengono trasmessi sulla rete IoT - tramite antenne geografiche o satellitari - e trattenuti sulle rispettive dashboard di gestione messe a disposizione dal rispettivo provider, ad esempio Sigfox<TM >(portale IoT). Questo primo transito rappresenta la prima area di residenza dei dati acquisti nel loro transito verso la piattaforma di elaborazione che li ospiter? definitivamente.

Analoghe considerazioni valgono anche nel caso si utilizzasse la rete Lora<TM >o simili.

A complemento del monitoraggio statico (effettuato come visto sopra con distanziometri, inclinometri ed estensimetri), il sistema dell'invenzione prevede di disporre anche sensori idonei a determinare l?ampiezza massima di oscillazione dinamica della struttura.

A diversit? di altri ambienti rigidi come, ad esempio, il ferroviario dove l?effetto dinamico ? soprattutto un colpo e poche oscillazioni smorzate, l?ambito stradale ? elastico e quindi i movimenti accelerati si ripercuotono in un tempo pi? lungo.

Questi effetti vengono rilevati mediante sensori accelerometrici che, una volta svegliati a seguito di un piccolo valore di picco provocato dal passaggio di un carico, iniziano la registrazione delle accelerazioni in funzione del tempo.

La rilevazione complessiva nel tempo di tutte le armoniche che si generano nella struttura, potrebbe non fornire le informazioni sulla frequenza fondamentale della struttura (fig. 10A), che invece rappresenta il parametro rilevante per la valutazione strutturale.

Per estrapolare la frequenza fondamentale, i segnali acquisiti vengono dunque elaborati con analisi a spettro di Fourier: mediante questa analisi (fig.

10B) si ottiene la frequenza fondamentale o predominante della struttura. Nell'esempio rappresentato in fig. 10B la frequenza fondamentale della struttura si aggira attorno ai 2,17 Hz, valore che deve poi essere confrontato con la soglia attesa secondo indicazioni del progettista della struttura.

Come accennato in precedenza, l'unit? sensoristica per l'acquisizione dei parametri dinamici si compone di due accelerometri con sensori inerziali e inclinometri inclusi a basso consumo e basati su algoritmi di Intelligenza Artificiale (AI) e Machine Learning (ML).

In particolare, nel gateway ? incorporato un microprocessore di pilotaggio in cui ? implementata una logica con algoritmi di AI che decide autonomamente quali dati siano di interesse e quindi vadano trasmessi al cloud e quali possono essere scartati. In questo modo, si consegue una ottimizzazione locale nella scelta dei dati e si evita di ?intasare? la trasmissione e la piattaforma di elaborazione con dati non rilevanti.

Il sensore accelerometrico a basso consumo unitamente ad un inclinometro di alta precisione, sono in grado di rilevare la posizione statica in tempo reale della porzione strutturale monitorata, determinando per differenza qualsiasi cambiamento di orientamento, movimento e vibrazione.

Tipicamente, si impiega un accelerometro di precisione in grado di rilevare valori da 0,9 g a 3,6g.

Tramite opportuna interfaccia, l'accelerometro pu? essere programmato da remoto per cambiare i parametri di funzionamento preimpostati. Ad esempio, si pu? intervenire per modificare:

Orario di funzionamento: Intervallo temporale per prendere misure. Range: Per un uso con un viadotto stradale la scelta ? 2g.

Soglia di attivazione: La impostazione iniziale di 0,5 g potrebbe essere alta come soglia, ? possibile comunque abbassare.

Ritardo di attivazione: Indica con quale ritardo viene risvegliato il dispositivo. Ad esempio, dopo 2 acquisizioni consecutive superiori a 0,5 g, il dispositivo viene risvegliato. Pi? ? alto questo parametro, pi? ? probabile che il carico agente sulla struttura si sia gi? attenuato al momento della registrazione.

Rilevamento fine evento: Se per N secondi (ad esempio 5 sec) nessun valore supera la soglia di ? g, il dispositivo si spegne.

Data logging Crea un file con la registrazione dei dati acquisiti nella memoria flash a bordo del dispositivo.

Fast sample rate: Una volta che il dispositivo si ? svegliato, cambia velocit? di campionamento per l'acquisizione, per esempio da 3 Hz a 50 Hz.

Low power sample rate: La frequenza alla quale viene eseguito il campionamento mentre il dispositivo ? in riposo (sleep). Pi? ? alto, pi? ? veloce a svegliarsi, per? il consumo ? maggiore.

Attesa dopo una vibrazione: Conclusa una sessione di registrazione, prima di partire un'altra misurazione l'accelerometro ?riposa? per il periodo impostato in millisecondi.

Una preferita architettura del flusso logico di acquisizione dati in cui ? inserita l'unit? sensoristica dinamica, ? illustrata in fig. 11.

Una volta montate sulla struttura da monitorare le unit? sensoristiche statiche e dinamiche, una fase operativa importante ? la determinazione di soglie di allerta.

I sensori attualmente installati sono in grado di misurare pressoch? in continuo (e quindi di monitorare effettivamente) i dati di alcuni parametri che forniscono utili indicazioni sul comportamento del manufatto, ed in particolare:

a) deformazioni locali (estensimetri), che, correlate con il modulo elastico del materiale, forniscono indicazioni sulla variazione dello stato tensionale locale

b) inclinazioni (inclinometri), che forniscono indicazioni sull'evoluzione degli spostamenti (rotazioni) della struttura, con o senza carico agente c) distanziometri (potenziometri)

d) termometri, per la rilevazione dell'evoluzione della temperatura sulla struttura

Una volta messa a punto la strumentazione e quindi verificata la attendibilit? delle misure, ? necessario definire teoricamente quali sono i valori "di soglia" dei parametri oggetto di controllo, in maniera da rendere il sistema in grado di segnalare eventuali anomalie.

Con "valore di soglia" si intende il valore numerico di un parametro misurato al raggiungimento e superamento del quale corrisponde il possibile verificarsi sulla struttura di una o pi? situazioni "limite" o "critiche".

Secondo l'invenzione, si propone la indicazione di due valori di soglia: a) soglia di "attenzione": corrispondente al raggiungimento in una o pi? sezioni del valore teorico di progetto di un certo parametro.

Ad esempio, il valore di soglia "di attenzione" per la tensione in una data sezione ? il valore pi? elevato previsto teoricamente a progetto nelle combinazioni pi? gravose. Tale soglia, quindi, non costituisce necessariamente un indicatore di pericolo, ma semplicemente un indicatore che la struttura ha un comportamento al limite rispetto a quello previsto da progetto.

b) soglia di "allarme": corrisponde al raggiungimento di un valore limite sopportabile allo stato limite ultimo dalla struttura. Oltre tale valore ? possibile il verificarsi di danneggiamenti e, una volta superati anche i coefficienti di sicurezza sui materiali, rotture locali o globali.

La definizione dei parametri di soglia ? effettuata essenzialmente sulla base della documentazione disponibile e di modelli semplificati realizzati dal progettista strutturale, testati e tarati su tale documentazione. Se non ? disponibile la modellazione originale, certamente pi? accurata e dettagliata, i valori esposti devono essere intesi come ragionevolmente indicativi. In ogni caso, i valori teorici calcolati per i carichi di esercizio devono essere confrontati con quelli derivanti da una prova di carico standard (per esempio il passaggio su un viadotto di 8 automezzi a 5 assi di peso compreso fra 450 e 500 kN). Eseguendo una prova di collaudo che generi sollecitazioni prossime a quelle di progetto, si possono rilevare sperimentalmente i parametri dei sensori che possono essere definite come "soglia di attenzione".

Gli strumenti rilevano la variazione delle grandezze a far data dalla loro installazione. Ci? significa che tutti gli effetti (deformativi e tensionali) dovuti ai pesi propri e ai sovraccarichi permanenti, cos? come agli effetti reologici del calcestruzzo, non possono essere rilevati. I valori di soglia tengono conto di tale fatto, e cio? definiscono il parametro a meno degli effetti dei carichi permanenti gi? presenti. Gli effetti che vengono rilevati sono quindi:

a) effetto dei carichi mobili (carichi di breve durata)

b) effetto delle variazioni termiche (cicli giornalieri e annui)

c) effetti di eventuali cedimenti non reversibili e non prevedibili.

Gli effetti di cui al punto a) e b) sono teoricamente totalmente reversibili, e quindi il loro valore non dovrebbe presentare aumento nel tempo.

Gli effetti di cui al punto c) non dovrebbero registrarsi; in caso di evidenza di un parametro tensionale o di deformazione in costante, seppur lento, aumento dovranno essere oggetto di controllo e monitoraggio speciale.

Nel seguito si descriver? inoltre la configurazione e funzione della piattaforma di elaborazione PW, cuore dell?architettura dati, dove risiede la logica di trattamento dati del sistema e soprattutto l?interfaccia con l?utente finale.

La piattaforma di elaborazione PW ? costituita da una infrastruttura hardware e software, preferibilmente dislocata in una risorsa condivisa remota (cloud), che fornisce la potenza di calcolo (cpu) e spazio di archiviazione per raccogliere i dati provenienti dalla piattaforma IoT, gestire il relativo database, elaborare in forma aggregata i dati e predisporne la visualizzazione tramite una interfaccia grafica utente (GUI) visibile sul web con un tradizionale Browser (navigatore).

La piattaforma di elaborazione ? atta ad elaborare tutti i dati binari ricevuti dal portale IoT, convertili e sistemarli nel database del sistema. La piattaforma deve anche gestire l?interfaccia dati e l?interfaccia grafica per la comprensione dell?andamento dei parametri significativi della struttura da parte degli utenti.

Preferibilmente la piattaforma di elaborazione PW ? in grado di alimentare e gestire non solo con una interfaccia tradizionale sul web, ma anche una interfaccia su App Mobile (Android<TM>, iOS Apple<TM>, ...), su iWatch e simili.

Il primo compito (si veda fig. 12) della piattaforma di elaborazione PW ? prelevare i dati dal portale IoT, sia recuperandoli direttamente (attraverso Api?s), sia ricevendoli passivamente (attraverso le Callback che ?invia? il portale IoT).

Una volta smistati i dati in arrivo e prima della loro collocazione in un database, la piattaforma di elaborazione PW applica gli algoritmi correttivi visti in precedenza come ? ad esempio - la correzione per il fattore temperatura.

Una prima rappresentazione dei dati elaborata dalla piattaforma PW ? ad esempio una dashboard (fig. 13) che gestisce una visione istantanea d'insieme dei dati rilevati dai sensori dell?infrastruttura; un possibile esempio ? rappresentato in fig. 13:

A. Barra superiore con le indicazioni della quantit? dei sensori per tipologia.

B. Grafica smooth line dei sensori di temperature sistemati in diversi punti della struttura come, ad esempio, sotto l?asfalto che fornisce informazione rilevante per il progettista.

C. Grafica di colonne degli inclinometri messi insieme che d? anche una visione comparativa fra di loro.

D. Grafica di barre orizzontali degli estensimetri, ideali nel caso la grafica abbia dei valori negativi.

E. Grafica lineare dei distanziometri, anche in questo caso predisposto per la comparativa fra di loro.

F. Grafica di colonne 3D per gli accelerometri. Questa tipologia di grafica consente di vedere per ?ogni colonna? i valori che la compongono.

La Dashboard ha il compito di fornire evidenza dei valori immediati dei dati acquisti dai sensori, con uno storico ridotto, ad esempio le ultime sei ore. Per un'analisi di maggiore profondit?, navigando attraverso la piattaforma si pu? ottenere la personalizzazione che si desidera per ciascun sensore e nell?intervallo di tempo desiderato.

Per la navigazione sui dati dei sensori, ? possibile spostarsi su un menu specifico Valori?Dati sensori (fig. 14).

In altre schermate della piattaforma sono presentate le informazioni distribuite nel tempo in forma di grafici. Nella rappresentazione di fig. 15 ? mostrato esemplificativamente un grafico degli inclinometri, in cui ? possibile scegliere il sensore desiderato attraverso un menu a tendina. Per ciascun sensore viene rappresentata la curva dei dati di misurazione nel tempo - per esempio su un arco temporale delle ultime 20 ore - raffrontata ad una linea (orizzontale) che rappresenta rispettivamente la soglia di attenzione e la soglia di allarme.

Questo primo controllo in un intervallo di tempo recente consente all'operatore di comprendere quanto margine esiste nella struttura monitorata tra una soglia e l?altra. Infatti, ad uno sguardo veloce dell'esempio riportato, si vede che siamo lontani delle soglie (sia dalla soglia di Attenzione che ? la prima soglia e sia da quella di Allarme che ? la seconda ed ? la pi? critica).

A seconda della posizione di installazione del sensore, le soglie di attenzione e di allarme possono trovarsi rappresentate nel grafico al di sopra della curva reale (come in fig. 15) oppure al di sotto.

Preferibilmente, l'arco temporale di riferimento pu? essere ridotto o ampliato dall'utente, cos? da avere un quadro di insieme variabile.

In fig. 16 ? riprodotta una forma di grafico alternativa, in cui l'andamento dei dati misurati nel tempo ? riportato unitamente alle due linee di soglia di attenzione e di allarme. Nel caso illustrato in fig. 16. Il grafico rappresenta i dati misurati da un sensore estensimetrico: si noti la variazione periodica regolare dello stato tensionale con picchi che confermano l'affidabilit? del dato perch?, appunto, lo stato tensionale della struttura subisce variazioni giornaliere per effetti - ad esempio - della temperatura.

Lo stesso comportamento ? confermato anche per i dati derivanti dai sensori distanziometrici (si veda fig. 17), in cui la curva nel tempo presenta degli avvallamenti periodici.

La piattaforma di elaborazione determina se i dati di misurazione pervenuti dai sensori hanno superato la soglia di attenzione e/o la soglia di allarme e notifica tale evento in modo evidente sull'interfaccia grafica.

Preferibilmente la notifica di evento viene gestita dalla piattaforma anche generando una procedura di ?Push Notification? che provvede ad inviare un 'evento mobile' che viene visualizzato su una app su tutti i dispositivi mobili collegati alla piattaforma.

Il processo di notifica implementato nella piattaforma di elaborazione ? concepito in maniera da emettere la notifica di evento soltanto al superamento e al rientro dei dati di misura dalla soglia prestabilita. Tutte le altre misure all?interno vengono ignorate per evitare l?effetto ripetitivo che potrebbe assuefare l'attenzione dell?operatore portandolo quindi a non prestare pi? attenzione ad avvisi importanti.

Lo schermo riepilogativo delle notificazioni si trova nell?apposita voce del menu opzioni ed ? possibile realizzare l?export dell?elenco di tutte le notifiche di evento avviate per un'analisi a posteriori (si veda fig. 18).

Come detto in precedenza, la piattaforma di elaborazione PW, che costituisce il motore di elaborazione o logica di trattamento dei dati dei sensori, presenta un'interfaccia Web attraverso la quale vengono visualizzate le informazioni ed ? possibile eseguire attivit? di gestione ed impostazione del motore di elaborazione attraverso il suo backend web.

Tuttavia, l?ambiente web non ? il pi? agevole per interagire con l?utente finale. Pertanto, preferibilmente la piattaforma di elaborazione PW utilizza un ambiente mobile per interfacciarsi con l'utente.

Infatti, l?ambiente mobile permette all?utente finale di avere a portata di mano l?informazione pi? importante al momento e nella modalit? pi? comoda per l?operatore.

Inoltre, ? proprio l?ambiente mobile quello che riceve le notifiche Push (gestite dal web come visto in precedenza) e le comunica attraverso le notifiche (suono o vibrazioni) classiche dei dispositivi mobile.

In fig. 19 sono illustrate due interfacce esemplificative con cui pu? essere sviluppato il sistema dell'invenzione sulle due piattaforme principali dominanti sul mercato: iOS Apple<TM >e Android<TM>.

In fig. 20 ? rappresentato in dettaglio lo sviluppo delle schermate operative del sistema di monitoraggio tramite rete IoT.

In certi scenari pu? essere utile disporre di una interfaccia per la gestione del Monitoraggio attraverso un iWatch, ossia un dispositivo elaboratore con proprio visore delle dimensioni e funzioni di un orologio.

In tal caso, il dispositivo mobile tradizionale (smartphone, tablet, pda, ...) funge da genitore che si interfaccia con una app installata sull'iwatch. In tal caso, con il dispositivo mobile tradizionale l'operatore pu? svolgere le funzioni complete di monitoraggio e di impostazione delle soglie o di altri parametri di funzionamento, mentre l'iwatch viene utilizzato pi? prontamente per le notifiche di allerta di tipo push, che possono essere avvertite pi? facilmente dall'operatore che indossa questo dispositivo.

Unitamente a queste informazioni per l'utente di tipo tradizionale, ricercabili secondo menu e percorsi logici, il sistema secondo l'invenzione fa uso di intelligenza artificiale per agevolare la ricerca delle informazioni da parte dell'utente.

All'interno di un motore di intelligenza artificiale - residente sulla piattaforma di elaborazione - ? sviluppata una funzione di 'chatbot' che ? molto utile nella gestione del sistema di monitoraggio.

Normalmente un software, sia web o mobile, esegue fondamentalmente operazioni di immissione dati e successivo loro utilizzo su una interfaccia grafica.

Infatti, tutte le consultazioni che si fanno di una piattaforma (tabella dei dati, grafiche, ecc.) costituiscono una maniera classica di navigare ed estrarre i dati immagazzinati (processati e non).

L'attivit? di consultazione dei dati viene conseguita seguendo un percorso intuitivo predisposto con il software di interfaccia oppure seguendo un percorso previamente indicato.

Come visto sopra, il sistema di monitoraggio secondo l'invenzione fornisce tutta l?informazione desiderata attraverso i percorsi dettati dai menu sia principali sia dei sottomenu specifici. Quando non vi sono notifiche di criticit?, ? possibile navigare tradizionalmente tra i menu per avere le informazioni complessive e di dettaglio.

Tuttavia, non ? del tutto agevole quando, in situazioni normali (ossia non critiche perch? nessun sensore ? andato oltre soglia) si ha il bisogno di avere una idea ?generale? della situazione della struttura oppure quando viene richiesto - sapendo che nessun sensore ha superato la soglia - quali siano comunque i sensori che stanno misurando le condizioni ?peggiori? (informazione che consentirebbe di gestire meglio gli interventi manutentivi).

In questo nuovo scenario risulta particolarmente efficace una funzione di chatbot che, nello specifico, costituisce una nuova maniera di interrogare ed ottenere informazioni senza necessit? di seguire percorsi classici attraverso i menu.

Oltre ad essere - come detto - una nuova maniera di arrivare ai dati richiesti, il Chatbot permette di interagire sia in maniera standard (scegliere opzioni gi? predisposte nella stessa chatbot) sia interagendo direttamente ?parlando? in linguaggio naturale, per esempio nella lingua originale dell?utente del sistema.

Il Chatbot ?comprende? quanto viene richiesto e provvede ad estrarre i dati richiesti per, successivamente, elaborare la risposta all'interrogazione.

Per fare questo il chatbot lavora su due fronti in contemporanea, il primo riguarda la ricerca all?interno della piattaforma dei dati richiesti e il secondo la richiesta di aiuto al di fuori (fornitore esterno di Intelligenza Artificiale) chiedendo aiuto per capire quanto richiesto dall?utente in linguaggio naturale e poter cos? procedere ad esaudire la richiesta.

Il chatbot realizza il suo operato attraverso ?processi conversazionali? totalmente programmabili ed ? conformato a ?moduli? che permettono al chatbot di ?imparare? dalle richieste-risposte.

Il seguente schema illustra la composizione del chatbot.

Modulo Common Chatbot Lato cliente. Contiene le risorse.

Modulo Chatbot Lato Server, comunica con il provider.

Modulo <InstanceName> Chatbot Uno per ogni oggetto Conversational Flow

Il Sistema di Monitoraggio prevede inoltre una comunicazione diretta con l'opera infrastrutturale oggetto di monitoraggio, attraverso un numero associato ad una app di comunicazione, per esempio un numero appartenente alla community di Whatsapp<TM >oppure Telegram<TM >o altro.

In fig. 21 ? riportato un diagramma logico delle connessioni tra numero identificativo dell'opera infrastrutturale, la rete sociale prescelta (per esempio Whatsapp<TM>), il provider di servizio e il chatbot. L'utente pu? quindi porre una domanda (interrogazione), tramite il proprio dispositivo mobile (smartphone), diretta al numero dell'opera infrastrutturale; la domanda viene veicolata sulla piattaforma social e, tramite il fornitore di servizi, comunicata al chatbot. Nel percorso inverso di restituzione delle informazioni, il chatbot recupera i dati utili alla risposta, elabora una risposta comprensibile e la reindirizza sul dispositivo mobile dell'utente tramite la piattaforma social prescelta.

La domanda pu? essere molto semplice se si ? addestrato il modello del chatbot preventivamente: ad esempio, ? possibile chiedere semplicemente: "Novit??", che implica la richiesta di uno ?stato generale della situazione?. Anche le risposte vengono imparate dal modello, che produce una risposta coerente con una condizione, ad esempio, in cui alcuni dati di misurazione dei sensori hanno superato la soglia stabilita.

Il modello di chatbot ? in grado di imparare quale tipo di risposta si attende lo specifico utente in base a domande sintetiche poste al sistema.

Come si evince dalla descrizione sopra riportata, con il sistema secondo l'invenzione si possono conseguire perfettamente gli scopi esposti nelle premesse.

In particolare, il sistema di monitoraggio dotato delle unit? sensoriali dislocate opportunamente e collegate alla piattaforma di elaborazione mediante la rete IoT, consente di raccogliere efficacemente ed economicamente i dati desiderati. La configurazione del sistema consente una installazione molto agevole, con lunga durata ed affidabilit? di trasmissione.

La piattaforma di elaborazione ? configurata per presentare in modo intuitivo i dati dei parametri monitorati, in particolare con una forma grafica intuitiva per gli utenti e con notifiche di eventi in corrispondenza del superamento di soglie critiche.

La piattaforma di elaborazione rende fruibili le informazioni su una interfaccia grafica utente in ambiente web, su dispositivi mobili ed anche in modalit? chatbot, cos? che l'utente possa scegliere di volta in volta la modalit? pi? congeniale o pi? comoda rispetto alle condizioni di analisi in cui si trova.

S?intende che l'invenzione non deve comunque considerarsi limitata alle particolari forme di esecuzione descritte ed illustrate, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall?ambito di protezione dell'invenzione stessa, che risulta unicamente definita dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema di monitoraggio di un'opera infrastrutturale comprendente una pluralit? di sensori di misurazione di deformazioni e spostamenti lineari ed angolari di detta opera infrastrutturale, detti sensori essendo predisposti per emettere dati di misurazione trasmessi senza fili verso una unit? di elaborazione centrale, caratterizzato da ci? che

detti sensori di misurazione sono collegati a coppie a schede circuitali di unit? sensoristiche alloggiate in corpi scatolari (S) fissati a detta opera infrastrutturale, ciascuna unit? sensoristica comprendendo anche almeno una batteria (B), un convertitore analogico-digitale (C), un microprocessore (P), un modem (D) comunicante senza fili con un'antenna attestata su rete IoT ed un sensore di temperatura (T),

dette unit? sensoristiche sono suddivise in unit? statiche, dotate almeno di sensori distanziometrici e/o inclinometrici e/o estensimetrici, ed unit? dinamiche dotate almeno di sensori accelerometrici, e da ci? che detta unit? di elaborazione centrale ? una piattaforma di elaborazione (PW) predisposta in cloud in comunicazione con detta rete IoT per acquisire detti dati di misurazione da detti sensori, detti dati di misurazione essendo archiviati in un database per ciascuna opera infrastrutturale e ordinati in forma aggregata su interfaccia grafica utente (GUI) web e/o su app mobile.

2. Sistema di monitoraggio come in 1, in cui dette unit? dinamiche sono assemblate in 'kit' di almeno due unit? sensoristiche separate provviste di almeno rispettivi accelerometri disposti per rilevare accelerazioni di modi propri di vibrazione di detta opera infrastrutturale.

3. Sistema di monitoraggio come in 1 o 2, in cui detta piattaforma di elaborazione (PW) ? predisposta per individuare una distanza tra detti dati di misurazione e una soglia di attenzione ed una soglia di allarme, detta distanza essendo mostrata sull'interfaccia grafica utente (GUI).

4. Sistema di monitoraggio come in 1, 2 o 3, in cui un funzionamento di dette unit? sensoristiche ? pilotato da un temporizzatore implementato in detto microprocessore (P), in modo tale da rimanere sempre in uno stato ?sleep?, salvo in un intervallo di risveglio periodico in cui almeno vengono attivati almeno detti sensori e detto convertitore (C) e detti dati di misurazione vengono acquisiti, elaborati e trasmessi mediante detto modem (M).

5. Sistema di monitoraggio come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette unit? sensoristiche includono un gateway in cui ? implementata una logica con algoritmi di AI che individua dati significativi all'interno di detti dati di misurazione e trasferisce a detto modem (M) solamente detti dati significativi.

6. Sistema di monitoraggio come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto processore (P) e convertitore (C) predispongono i dati di misurazione in pacchetti binari prima di essere trasferiti tramite detto modem (D).

7. Sistema di monitoraggio come in 6, in cui ciascun pacchetto binario ? composta con una stringa di dati del tipo:

60 a0 06fb 4e2408 0008 000a 00

in cui 60 rappresenta il tipo di sensore, a0 rappresenta il valore di energia residua nella batteria, 06fb rappresenta il valore di temperatura ambiente, 4e2408 rappresenta il valore significativo del dato misurato proveniente dal sensore, 0008 rappresenta il delta minimo rilevato nell?intervallo di lettura e 000a rappresenta il delta massimo rilevato nell?intervallo di lettura.

8. Sistema di monitoraggio come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta interfaccia grafica utente (GUI) include un chatbot.

9. Sistema di monitoraggio come in 8, in cui ? previsto un numero univoco di comunicazione associato a ciascuna opera infrastrutturale oggetto di monitoraggio, in cui detto numero univoco di comunicazione appartiene ad una community raggiungibile mediante una relativa app di un provider di servizio pubblico e detto chatbot comunica in modo bidirezionale con detta app del provider di servizio pubblico.