• sistema di rilevamento incendio
• reti di sensori
• LoRA
• sensori wireless
• pannelli solari
• energy harvesting

Microdata Due è un’azienda italiana che realizza sistemi di rilevamento incendio per il settore navale. Tutta la componentistica (sensori fumo, fumo-temperatura, fiamma e centrali di controllo) deriva da una progettazione totalmente in house. L’azienda è principalmente coinvolta nei settori delle navi militari e di quelle da crociera. Fra i suoi clienti ci sono grandi cantieri navali come Fincantieri e Meyer Werft e famose compagnie armatrici come Carnival Cruise Line, Costa crociere, MSC mentre nel settore militare Microdata due rifornisce sia la Marina Militare Italiana che molte marine estere.
Microdata Due non ha quote di mercato nel settore terrestre e ha deciso di sviluppare un sistema di rilevamento incendio wireless per aggredirlo. In realtà, nel corso dello svolgimento della tesi, la prima opportunità di installazione del sistema si è presentata proprio nel settore marino: si tratta di un dimostratore da installare a bordo di una nave portacontainer.
Lo scopo della tesi è stato realizzare un ecosistema wireless di sensori che potesse integrarsi col sistema di rilevamento incendio di Microdata Due.
Lo sviluppo del progetto si è articolato come segue:
1. Analisi dei requisiti
2. Definizione dell’architettura
3. Test preliminari con alcuni starter kit
4. Realizzazione dello schema elettrico
5. Integrazione dell’elettronica con la meccanica
6. Realizzazione del firmware
7. Realizzazione dei software
8. Collaudo
Per quanto riguarda l’analisi dei requisiti, in primo luogo sono stati presi in considerazione quelli imposti dalla normativa di riferimento EN54, in particolare per quanto riguarda la frequenza di lavoro e il consumo energetico: la norma impone che la frequenza di lavoro sia sotto il Ghz e che la durata della batteria sia di almeno tre anni. A questi sono stati aggiunti i requisiti imposti dal mercato che chiede un’estensione del tempo di vita della batteria ad almeno cinque anni e quelli dell’azienda che voleva un’integrazione del sistema wireless con quello cablato senza necessità di modifiche hardware e software della centrale di controllo.
Per quanto riguarda l’architettura del sistema, due sono state le decisioni da prendere: la prima ha riguardato l’architettura della rete, la seconda l’architettura del sistema sensore più base. L’azienda ha messo a disposizione due starter kit per valutare due differenti tecnologie wireless: un sistema LoRA a stella e un sistema mesh. Per motivi di consumi energetici è stata scelta l’architettura LoRA. Per quanto riguarda l’architettura del sensore è stata presa in considerazione la possibilità di utilizzare un unico microcontrollore per gestire radio e sensore oppure una base con integrato il modulo radio e collegato con il microcontrollore del sensore. Nella tesi sono indicati i pro e i contro delle due soluzioni e le motivazioni che hanno portato a scegliere la soluzione con due microcontrollori.
Per garantire il requisito di durata della batteria ne è stata selezionata una da 8500mAh e per estendere ulteriormente il tempo di vita sono stati utilizzati 4 pannelli solari a 8 celle collegati in parallelo.
Una volta prese tutte le decisioni del caso, il primo passo è stato realizzare lo schema elettrico della base.
Il firmware del modulo radio, realizzato in linguaggio C, gestisce lo stack LoRA, trasmette periodicamente un messaggio di “I am alive” e soprattutto gestisce le collisioni sul canale radio.
I software realizzati gestiscono la comunicazione tra il modulo radio e il mondo esterno. Un software permette la comunicazione con un personal computer per configurare la radio e assegnare un indirizzo al sensore; un secondo software consente la visualizzazione dei dati e l’integrazione del sistema wireless con quello cablato.
Sono stati realizzati dieci prototipi e su questi sono stati fatti i collaudi e i test per la verifica del funzionamento del circuito e il rispetto dei requisiti di progetto. A seguito dei test eseguiti in laboratorio abbiamo potuto verificare che l’uso dei pannelli solari permette di raggiungere l’obiettivo dell’estensione del tempo di vita della batteria a cinque anni.