DISA UniBg | WS 2023 - Sistemi digitali intelligenti per prodotti e processi sostenibili

INNOVAZIONE TECNOLOGICA

§ Sensori e sistemi microelettronici: elementi chiave nello sviluppo di nuove applicazioni.

§ Diversi campi rivoluzionati da sistemi microelettronici interconnessi.

TECNOLOGIA AL SERVIZIO DELL’ESSERE UMANO

SMART THINGS SMART HOME & CITY SMART INDUSTRY

§ Sensori per comprendere l'ambiente circostante l’individuo.

§ Acquisizione di informazioni biologiche tramite dispositivi indossabili.

§ Controllo smart su riscaldamento, aria condizionata, elettrodomestici, serrature e allarmi.

§ Controllo vocale sull’ambiente domestico.

§ Contatore smart per luce, gas e acqua.

§ Fabbriche più efficienti.

§ Maggiore flessibilità e personalizzazione.

§ Ambienti di lavoro più sicuri.

§ Migliore cooperazione uomo-macchina.

MIMARE I 5 SENSI E NON SOLO

SMART THINGS

Comunicazione RF

Oscillatori e

Vista

Olfatto

Sensore di gas

Equilibrio

Gusto

Sensore di umidità

Parola

Microspeaker

Pressione

Sensore di pressione

Tatto

Sensore di forza e tocco

Sistemi inerziali

Mircomirrors Sensori CMOS Microbolometri Biochips

filtri

SMART TEXTILES

SMART THINGS

Transducer

SMART TEXTILES

Superfici stimuli-responsive

FromSmartMaterialstoChromicTextiles259

Table1 Classesofchromic colorantsandrelatedexternal stimulus

Chromiccolorant Externalstimulus

Photochromic Light

Halochromic pH

Thermochromic Heat

Electrochromic Electriccurrent

Mechanochromic Mechanicaldeformation

Piezochromic Mechanicalpressure

Tribochromic Mechanicalfriction

Solavtochromic Solventpolarity

Hygrochromic Moisture

Chemochromic Chemicalagents

Ionochromic Ions

Chronochromic Time

Gasochromic Gases

Carsolchromic Electronbeam

Vapochromic Vaporsoforganicmaterials

Biochromic Biologicalagents

Aggregachromic Aggregationofcolorants

Crystallochromic Crystalstructurechangeofacolorant

Magnetochromic Magneticfield

Cathodochromic Electronbeamirradiation

Radiochromic Ionizingradiation

SMART TEXTILES

E-textiles: tessuti conduttivi SMART THINGS

SMART

§ L’Organizzazione Mondiale della Sanità considera il Radon un agente cancerogeno, il secondo maggiore responsabile del tumore polmonare dopo il fumo.

§ Entra nelle case filtrando dal sottosuolo e dai materiali da costruzione che contengono Uranio.

Presenza di Radon riportati da rilevazioni Regione Lombardia 2019

MONITORAGGIO CONCENTRAZIONI DI RADON - iRadoN

§ Stato dell’arte: impiego di alpha tracker à tempistiche molto lunghe

§ È stato sviluppato un rivelatore portatile basato sulle più recenti tecnologie, con le seguenti caratteristiche:

• dimensioni contenute (portatile)

• rapida stima della concentrazione di Radon (qualche ora)

• ridotto consumo di potenza

• interfaccia wireless (continuo feedback all’utente)

MONITORAGGIO E MANUTENZIONE PREDITTIVA CALDAIE

§ Attività svolta per la Bosch SensorTech challenge

§ Acquisire caratteristiche relative ai gas attraverso Arduino® Nicla Sense

ME.

§ Trasmettere i dati a una caldaia “intelligente”.

§ Usare le informazioni per ottimizzare i consumi e gli sprechi.

§ Trasmettere i dati ad un centro di controllo e facilitare la programmazione della manutenzione.

ARCHITETTURA UTILIZZATA

SMART HOME - MANAGEMENT

§ Demand Side Management: bilanciamento tra produzione e domanda di energia, attraverso tecniche come quelle del controllo del carico.

§ Direct Load Control (DLC): Peak shaving or Load shifting, attraverso la Building Automation e le Smart Home.

ILLUMINOTECNICA – SMART LIGHTNING

§ Modulare automaticamente il flusso delle sorgenti luminose.

§ Illuminotecnica e Smart Home: modelli per implementare la casa e l’edificio attraverso il controllo dei carichi, la gestione delle luci e dell’energia.

Sistema di Soluzioni Intelligenti, per il comfort, la sicurezza e la gestione energetica

sotto l’aspetto illuminotecnico.

SCC INNOVATION HUB & LIVING LAB NETWORK

SMART

MANUTENZIONE PREDITTIVA

Apparecchiature da monitorare

Manutenzione

Decisioni Azioni

Integrazione con altri sistemi, per esempio ERP

Comunicazione sicura

Sensori

Azioni

Connettività

• Sensori

• Programmazione embedded

• Sicurezza

Raccolta dati + Elaborazione + Analisi

Sicurezza: Autenticazione

DIGITAL-TWIN: OGGETTO FISICO PRODOTTO VIRTUALE

MONITORAGGIO

PROGETTAZIONE INTEGRATA

ANALISI DATI

WORKFLOW

OTTIMIZZATO

1D modelling

PREDIZIONE USURA

RE-DESIGN

1D & 3D calculations

MANUTENZIONE PROGRAMMATA

MONITORAGGIO PER LA GESTIONE SOSTENIBILE DI INFRASTRUTTURE

Sistema radar interferometrico

Sensori di vibrazione ad alta sensibilità (accelerometri piezoelettrici)

Caratteristiche:

§ Telerilevamento in tempo reale fino a 1 km di distanza senza bisogno di apparecchiature da installare sulla struttura monitorata.

§ Misura spostamenti di 0,01 mm ad una distanza di 0,5 km.

§ Campionamento delle vibrazioni strutturali fino 200 Hz.

Dotazione:

§ 4 moduli per sensori piezoelettrici (da 4 canali l’uno)

NI-9239, National Instruments.

§ 16 accelerometro Model 731A e condizionatore di segnale Model P31, Wilcoxon

CONCLUSIONI

§ La tecnologia negli ultimi decenni ha plasmato la realtà in cui viviamo:

• Tessuti smart e dispositivi indossabili

• Dispositivi per il monitoraggio di parametri ambientali

• Smart Home

• Smart Industry

• Monitoraggio infrastrutture

§ Il Dipartimento di Ingegneria e Scienze

Applicate è pronto per affrontare le nuove sfide tecnologiche.