Negli ultimi anni, anche in seguito alla pandemia di Covid-19 e all’aumento dell’inquinamento atmosferico, si è assistito ad una sempre più crescente attenzione anche verso la qualità dell’aria indoor e gli strumenti di misura ad essa connessi.
Tra le evoluzioni più promettenti della tecnologia c’è la possibilità di disporre di strumenti semplici e facilmente installabili in grado di monitorare l’aria che respiriamo.
Fino a pochi anni fa, infatti, l’analisi degli inquinanti atmosferici era appannaggio di sistemi molto costosi, di utilizzo estremamente complesso e di dimensioni importanti, come le stazioni di rilevamento urbano usate da enti quali l’ARPA.
Anche per i dispositivi di monitoraggio si è assistito, nel corso degli ultimi anni, a una miniaturizzazione sempre crescente dei sensori, a un abbattimento dei costi e delle dimensioni pur mantenendo un’ottima capacità di analisi. Siamo così passati da strumenti complessi e ingombranti a sensori dal costo accessibile e dall’utilizzo alla portata di tutti.
Questa è la frontiera del paradigma dell’Internet of Things (IoT), che oggi offre la possibilità di disporre di strumenti in grado di dialogare con la rete in modo indipendente, utilizzabili per avere informazioni sul mondo che ci circonda.
Il monitoraggio della qualità dell’aria indoor
Non è solo l’aria esterna ad essere inquinata. Anche l’aria che ogni giorno si respira in casa, così come al lavoro, può essere contaminata da varie fonti di inquinamento biologiche, chimiche e fisiche, a lungo andare dannose per l’organismo. Uno spazio contaminato può compromettere il benessere di chi vive e lavora in un ambiente confinato per un periodo di tempo prolungato. L’aria indoor proviene dall’aria esterna dell’atmosfera e, in assenza di un’adeguata ventilazione naturale e/o artificiale, la sua qualità tende inevitabilmente ad alterarsi.
Nei Paesi industrializzati e, in particolare, negli ambienti urbani, la popolazione trascorre più dell’80% del proprio tempo in ambienti chiusi, ossia in casa, ufficio, auto e nei luoghi di istruzione come scuole e università.
Numerosi studi, tra cui quelli condotti in Italia negli ultimi anni da Sima, la Società italiana di Medicina Ambientale, dimostrano che la presenza di inquinanti nell’aria che respiriamo è correlata allo sviluppo di diverse patologie. In particolare, si possono misurare livelli di sostanze nocive oltre la soglia di attenzione stabilita dall’Organizzazione Mondiale della Sanità. Poterle misurare è quindi velocemente divenuta una necessità in diversi contesti, abitazioni e luoghi di lavoro in primis. È ormai assodato che un’aria pulita e salubre garantisce salute e benessere ed evita l’insorgenza di sintomi quali: sonnolenza, mal di testa, spossatezza, deconcentrazione, bruciore agli occhi, difficoltà respiratorie quali fastidi alla gola e al naso, asma e allergie.
Misurare il benessere e il comfort grazie a sensori e dati
I sensori della qualità dell’aria oggi possono rilevare una grande quantità di contaminanti nell’aria, come ad esempio particelle, agenti inquinanti e gas nocivi dannosi per la salute. Vengono utilizzati in diverse applicazioni quali il monitoraggio della salubrità degli edifici, il rilevamento di gas nelle industrie, i controller di combustione e i generatori di ossigeno negli aeromobili.
Il monitoraggio della qualità dell’aria indoor in particolare si può effettuare mediante dispositivi specifici dotati di sensori in grado di rilevare molteplici tipi di inquinamento e un numero svariato di parametri che possono contribuire a rendere l’aria interna insalubre, come:
- campi elettromagnetici (alta e bassa frequenza);
- particolato PM 2.5 (peli di animali, polvere, polline ecc…);
- composti organici volatili (come la formaldeide);
- anidride carbonica (CO2);
- temperatura dell’aria (da cui può dipendere la velocità e l’intensità di molti componenti volatili);
- umidità relativa al di sotto del 70%, in modo da non favorire l’inquinamento di natura microbiologica;
- presenza di gas radon.
Si potrebbe pensare che “sensorizzare” interi edifici con numerose stanze, o tanti ambienti dislocati anche a grande distanza gli uni dagli altri, non sia così semplice. In realtà, non è così: l’uso di reti di comunicazione wireless con tecnologia 0G Sigfox ha permesso lo sviluppo di sensori che rendono facile applicare sul campo questa strategia. Tale tecnologia permette infatti di avere sensori di dimensioni estremamente ridotte, economici, ad alta precisione, robusti e che non necessitano di manutenzione, grazie, ad esempio, a batterie di lunga durata.
I sensori sono poi di semplice installazione, non necessitano di cablaggio e possono essere spostati facilmente da una stanza all’altra. Possono inoltre essere configurati a seconda delle esigenze: per il rilevamento dei gas inorganici e dei composti organici volatili nell’aria, piuttosto che per ottenere altre informazioni dettagliate su temperatura, umidità, ecc.
Ne sono un esempio i sensori di 3Castagni e Connected Inventions, aziende specializzate nello sviluppo di hardware, firmware, software e soluzioni IoT chiavi in mano, caratterizzati dall’essere miniaturizzati, realizzati con componenti con elevata longevità e specifici per l’ultra low power, dalla connettività multipla, in grado di rilevare più parametri contemporaneamente (temperatura, qualità dell’aria,… ) e ottimizzati RF per una riduzione degli ingombri senza ridurre le prestazioni.
Il legame tra qualità dell’aria ed efficienza energetica
Avere sotto controllo la qualità dell’aria e i parametri ambientali consente di tutelare la salute umana e dell’ambiente nel suo complesso, perseguendo, allo stesso tempo, anche obiettivi di efficienza energetica.
Avere dei sensori che misurano e monitorano con precisione la qualità dell’aria interna permette, infatti, di inviare in modo rapido e preciso i valori registrati ai sistemi avanzati di gestione degli edifici, efficientando la gestione complessiva del sistema di ventilazione meccanica e di condizionamento.
È stato stimato che, conoscendo le temperature esatte in ogni appartamento, i proprietari di immobili possono risparmiare il 15-20% dei costi di riscaldamento ed energia (fonte: Connected Inventions).
Il rilevamento ambientale basato su nuovi dispositivi intelligenti permette quindi di migliorare il comfort e benessere sia delle persone che dell’ambiente.
Integrare il monitoraggio energetico e ambientale è possibile grazie all’Internet of Things: questa esigenza, unita a precise tecniche di progettazione e all’uso di reti di comunicazione LPWA dedicate, ha permesso di sviluppare soluzioni semplici ed efficaci per la misura di parametri energetici e di comfort.
In particolare, l’uso di reti di comunicazione wireless 0G Sigfox ha permesso lo sviluppo di sensori caratterizzati da bassi consumi energetici e conseguente lunga durata della batteria senza aumento delle dimensioni, e da facilità di installazione e gestione, grazie all’assenza di cablaggio e alla possibilità di riposizionare facilmente i sensori in accordo con l’eventuale riorganizzazione degli spazi interni di un edificio.
EIT Smart e la tecnologia 0G di Sigfox
In questo contesto la tecnologia 0G Sigfox è una tecnologia di comunicazione attiva che sfrutta un’infrastruttura di raccolta del dato dedicata a copertura nazionale. È caratterizzata da:
- lunghe distanze di lettura
- basse emissioni elettromagnetiche
- robustezza ed alta efficienza energetica
- consente di raccogliere una grande varietà di dati dal campo, aggiornati e fruibili da remoto, per la raccolta dei quali non è più possibile fare affidamento unicamente sulle soluzioni basate su tecnologie di comunicazione tradizionali come quella cellulare.
A differenza delle soluzioni tecnologiche a corto raggio (BLE, RFId, etc.), che forniscono una buona soluzione per la raccolta di dati in spazi limitati, la connettività Low Power Wide Area Network (LPWA) permette di coprire distanze enormi. Nello specifico, le reti LPWA a bassa potenza, cui appartiene anche Sigfox, stanno diventando un punto di riferimento per l’evoluzione tecnologica del mondo IoT.
Basata sul protocollo di comunicazione Sigfox Ultra Narrow Band (UNB), la tecnologia 0G fornisce numerosi vantaggi rispetto alle reti di comunicazione tradizionali. Tra questi, citiamo:
- la semplicità d’uso
- il costo contenuto
- il basso consumo energetico
- la sicurezza
- l’assenza di inquinamento
elettromagnetico.
Oltre a garantire copertura in Italia, assicura ai propri clienti un’interoperabilità globale integrandosi con le reti di tutti gli operatori Sigfox che utilizzano lo stesso standard di comunicazione 0G presenti in oltre 70 Paesi nel mondo, senza la necessità di investimenti in hardware: grazie alla presenza di un operatore, gli utenti non dovranno preoccuparsi delle questioni legate alla rete.
Il protocollo consente di portare i dati in cloud impiegando una nuova rete dedicata all’IoT e non attraverso le classiche reti di telefonia mobile o WiFi. L’oggetto comunicante in Sigfox non è collegato a una stazione base specifica, ma il messaggio trasmesso viene ricevuto da tutte le base station collocate nell’area raggiunta dal segnale. Sigfox consente così di trasmettere dati anche su grandi distanze di comunicazione, garantendo una alta scalabilità della rete, grazie alla penetrazione del segnale e all’alto numero di nodi gestiti.
In conclusione
In un mondo in continua evoluzione in cui il monitoraggio energetico e ambientale è fondamentale per la salute dell’uomo e del pianeta, la tecnologia assume un ruolo chiave per ottenere visibilità e controllo dei propri processi.
A questo scopo EIT Smart, società del Gruppo EI Towers, è in grado di implementare soluzioni per raccogliere una grande varietà di dati dal campo, aggiornati e fruibili da remoto, mettendo a disposizione una tecnologia unica nel suo genere e fortemente innovativa: la tecnologia 0G Sigfox, che abilita applicazioni che fino a ieri non sarebbero state sostenibili con le tecnologie tradizionali.
Per maggiori info scrivere a info.eitsmart@eitowers.it.
