Sistemi cyber-physical di acquisizione, gestione e monitoraggio remoto per sensori, attuatori e macchinari

Università Mediterranea di Reggio Calabria

Risultato della ricerca:

Il risultato della ricerca che si intende avviare al percorso di valorizzazione è inerente al campo dei sistemi per l’Internet of Things (IoT), in particolare una struttura di rete di sensori, attuatori e macchine in grado di individuarsi, configurarsi e scambiare informazioni in maniera intelligente e sicura, che possano essere applicati in diversi contesti tecnologici, produttivi e industriali.

Più nel dettaglio, i risultati della presente ricerca permettono di realizzare un complesso sistema di nodi IoT e l’implementazione di un metodo di auto-configurazione di moduli elettronici che consenta un facile collegamento tra dispositivi diversi senza richiedere competenze da utente esperto. Altro scopo della ricerca è realizzare un sistema e metodo di configurazione di moduli elettronici che consenta una facile interoperabilità tra dispositivi diversi e, inoltre, la creazione di nuove configurazioni di funzionamento tra diversi dispositivi. Per tali scopi, sono utilizzati protocolli di comunicazione standard e ad-hoc che, tramite rete wireless, permettono di collegare automaticamente tra loro, e senza l’intervento dell’operatore, sensori, attuatori e macchine permettendo l’interoperabilità dei sistemi e la creazione di nuove configurazioni di funzionamento. Inoltre, i nodi sensori e attuatori sono sviluppati utilizzando tecnologia a microcontrollore in grado di implementare in maniera efficiente algoritmi di Edge Machine Learning, al fine di ridurre il quantitativo di dati trasferito in remoto e poter effettuare parte delle operazioni prendendo “decisioni” locali, con ovvie ripercussioni positive anche sulla privacy dei dati e degli “oggetti”. È prevista anche la possibilità di alimentazione autonoma dei nodi IoT tramite appositi circuiti di Energy Harvesting, ovvero raccolta dell’energia dall’ambiente, da fonti a Radio Frequenza.

La ricerca è utilizzabile negli ambiti applicativi in cui è richiesta una gestione snella e dinamica dell’architettura dei sensori, in cui il numero dei nodi può variare continuamente e sono richieste continue riconfigurazioni del sistema, quali ad esempio i settori della logistica e dei trasporti. Inoltre, la soluzione permette di garantire al contempo la sicurezza delle informazioni tramite algoritmi di sicurezza.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

La ricerca è stata parzialmente finanziata nell’ambito dei seguenti progetti:

– Progetto “Senseame”, Bando Programma Operativo 2007-2013 Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Trentino – FESR – Obiettivo 2: Competitività Regionale ed Occupazione, legge provinciale n. 6/1999, Bando n. 1/2013, Asse 3 “Nuova Imprenditorialità”, Intervento: “Sostegno alla creazione di iniziative imprenditoriali mediante seed money e la costituzione di incubatori specialistici”.

– Progetto “Sicurvia”, Bando POR CALABRIA FESR-FSE 2014-2020 ASSE I – PROMOZIONE DELLA RICERCA E DELL’INNOVAZIONE Obiettivo specifico 1.2 “Rafforzamento del sistema innovativo regionale e nazionale”, Azione 1.2.2 “Supporto alla realizzazione di progetti complessi di attività di ricerca e sviluppo su poche aree tematiche di rilievo e all’applicazione di soluzioni tecnologiche funzionali alla realizzazione delle strategie di S3”.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

I risultati della presente ricerca permettono di realizzare un complesso sistema di nodi IoT e l’implementazione di un metodo di auto-configurazione di moduli elettronici, consentendo un facile collegamento tra dispositivi diversi e non richiedendo competenze da utente esperto. Altro scopo della ricerca è realizzare un sistema e metodo di configurazione di moduli elettronici che consenta una facile interoperabilità tra dispositivi diversi e, inoltre, la creazione di nuove configurazioni di funzionamento tra diversi dispositivi. È prevista anche la possibilità innovativa di alimentazione autonoma dei nodi IoT tramite appositi circuiti di Energy Harvesting, ovvero raccolta dell’energia dall’ambiente, da fonti a Radio Frequenza.

Il prodotto della ricerca è caratterizzato dalle seguenti caratteristiche tecnologiche: – Consumi ridotti  – Sicurezza intrinseca  – Algoritmi e soluzioni proprietarie – Modularità – Edge Machine Learning.

Titoli di proprietà intellettuale:

Tale ricerca è in parte attinente alla domanda di brevetto PCT/IB2015/057655 riguardante un “sistema e metodo di configurazione di moduli elettronici”.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

La ricerca è utilizzabile negli ambiti applicativi in cui è richiesta una gestione snella e dinamica dell’architettura dei sensori, in cui il numero dei nodi può variare continuamente e sono richieste continue riconfigurazioni del sistema, quali ad esempio i settori della logistica e dei trasporti. Inoltre, la soluzione permette di garantire al contempo la sicurezza delle informazioni tramite algoritmi di sicurezza.

Le principali applicazioni svariano nei campi di applicazioni di reti di sensori intelligenti. A solo scopo esplicativo, e non esaustivo, è presentato il successivo elenco: – Smart Cities – Smart Logistic – Smart Transport – Domotica – Safety – Attività Sportive – Nautica.

Il mercato di riferimento dipende molto dall’applicazione verticale. A solo scopo illustrativo delle potenzialità del mercato, Gartner Research prevede un numero di dispositivi IoT a fine 2020 pari a 25 milioni e in costante crescita.  A seconda del mercato applicativo, è possibile individuare cospicui settori di mercato scoperti e differenti modelli di business.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

TRL 5 – Prototipi in scala ridotta saranno costruiti per testare le performance in ambiente controllato. Le funzioni dei diversi moduli che compongono il prototipo, siano esse di acquisizione, gestione e monitoraggio verranno verificate in ambiente controllato (temperatura, umidità, presenza di segnali RF). In tal modo, sarà possibile identificare eventuali funzionalità critiche dei diversi componenti dei singoli moduli nei possibili ambienti applicativi.

TRL 6 – Costruzione di un prototipo tramite l’associazione in una sottorete di un numero elevato di singoli nodi, ovvero sensori, attuatori e macchinari, precedentemente collaudati singolarmente, per la dimostrazione delle sue funzioni critiche in un’applicazione specifica.

TRL 7 – Validazione del sistema cyber-physical di acquisizione, gestione e monitoraggio remoto per la dimostrazione delle sue peculiarità e funzioni critiche in ambienti applicativi differenti.

Codice:

0085

Area di Innovazione:

ICT e terziario innovativo - Ecosistemi digitali anche mediante l’adozione di Internet of Things