Alimentazione

Un particolare riguardo deve essere prestato alla progettazione del sistema di alimen-tazione, in un contesto di automazione domestica, ed in particolare in contesti dove il sistema si vuole sia un supporto alla sicurezza anche di persone con difficoltà.

1Java SE: Java è un linguaggio di programmazione progettato per la produzione di codice che viene compilato per l’esecuzione su specifiche macchine virtuali, dette Java Virtual Machine. La versione SE è la Standard Edition e si differenzia dalla ME, Mobile Edition, per una serie di funzionalità, sia in termini di librerie che grafiche. Per questo motivo è necessario specificare il framework di riferimento.

Il primo elemento da considerare è la gestione delle condizioni di mancanza di alimentazione, in quanto si tratta di condizioni che, pur non frequenti nella maggior parte delle zone, caratterizzano momenti di criticità elevata. Per gestire tali condizioni ogni elemento del sistema deve possedere una riserva di alimentazione, che ne con-senta l’operatitivà per un periodo di tempo maggiore della durata media prevista delle interruzioni di corrente. Ad esempio nelle zone urbane le durate dei periodi di interru-zione sono in genere ridotte, sia per la presenza di personale tecnico nelle vicinanze, sia per la molteplicità di interessi economici che vengono ad essere compromessi in caso di estesi black-out; viceversa nelle zone rurali o montane le interruzioni possono avere durate superiori. Per questo è necessario progettare opportunamente i sistemi di continuità.

Il sistema progettato prevede un’alimentazione a 24 V corrente continua, che ali-menta tutti i moduli FEIM, i relè e, tramite i FEIM, tutti i PN. L’aliali-mentazione è fornita mediante un modulo di conversione di energia che può erogare 10 A a 24 V e ne viene installato uno ogni 5–7 moduli, al fine di garantire uno sfruttamento ottimale del dispositivo, lasciando comunque margini per espansioni e sovraccarichi istanta-nei durante le commutazioni degli elementi elettromeccanici. Ad ogni alimentatore viene affiancato un gruppo di continuità operante alla tensione di uscita, di estrazio-ne industriale, che risulta estremamente efficace, in quanto durante la mancanza di alimentazione non viene richiesta nessuna conversione di energia, che andrebbe a ri-durre l’efficienza del processo e conseguentemente la durata del funzionamento. È inoltre da notare che i FEIM ed i sensori ad esso collegati possono operare a tensioni inferiori ai 24 V, anche se i relè in genere non possono attivarsi al di sotto dei 20 V, il FEIM ed i sensori a 12 V ad esso collegati continuano ad operare anche quando la tensione scende al di sotto dei 18 V, prolungando di fatto il funzionamento fino alla tensione minima di sicurezza delle batterie (di solito nell’ordine dei 18–19 V appun-to). Per tutti questi motivi è preferibile questo approccio rispetto all’utilizzo di UPS (Uninterruptible Power Supply) operante alla tensione di rete (230 V), che comporta una doppia conversione di energia dalla tensione di batteria interna all’UPS, poi a 230 V corrente alternata ed infine di nuovo a 24 V corrente continua.

Al fine di aumentare al massimo la durata delle batterie dei gruppi di

continui-tà i FEIM hanno profili di funzionamento (cfr. sez. 5.7) particolari che, attivati nel caso di una mancanza di alimentazione di rete, permettono di disattivare (secondo le configurazioni preimpostate) i relè relativi ai carichi che senza l’alimentazione di rete non possono comunque operare, quali ad esempio le luci, e risparmiare quindi potenza necessaria a mantenere i relativi relè eccitati, ripristinando poi le condizioni precedenti di attivazione al termine del black-out.

Per quanto riguarda l’alimentazione degli apparati di rete e di quelli di supervi-sione è invece necessario, in generale, affidarsi ad UPS classici, che possano garantire l’operatività anche in assenza di alimentazione. Ovviamente i componenti più critici sono gli apparati di rete, in quanto in caso di spegnimento delle unità di supervisione il sistema è comunque in grado di funzionare, grazie alle capacità di comunicazione P2P dei FEIM ma, se gli apparati di rete vengono a disattivarsi, solamente le regole che coinvolgono sensore ed attuatore connessi al medesimo FEIM possono essere attive, venendo meno le possibilità di comunicazione fra i moduli. Al fine di ridurre gli effetti di una tale evenienza è possibile adottare politiche opportune di dimensio-namento degli UPS ed è utile, anche per questioni di affidabilità ed ove possibile, utilizzare apparati indipendenti per la continuità degli apparati di rete e per le unità di supervisione.

La strutturazione gerarchica a più livelli degli apparati di rete (cfr. sez. 5.2.7), può essere un’opportunità per aumentare la tolleranza ai guasti, non soltanto degli appa-rati stessi, ma anche ai black-out. Una possibilità aggiuntiva potrebbe essere quella di porre piccoli switch di rete, che mettano in contatto solo i vari FEIM all’interno di un gruppo fra di loro, alimentandoli poi con un’UPS indipendente, o addirittura di-rettamente alla tensione 24 V che alimenta i FEIM stessi, utilizzando moduli pensati per il mondo industriale.

L’utilizzo di apparati di tipo PoE (cfr. sez. 4.3) permette di alimentare diversi dispositivi (in futuro anche i FEIM si prevede possano utilizzare questa tecnologia) semplicemente utilizzando i cavi di segnale. Ciò evita di dover portare alimentazione di rete a diverse prese nelle vicinanze dei singoli apparati, quali access point Wi-Fi, telefoni e cordless VoIP, videocamere di sorveglianza, . . . tutti dispositivi cui deve

in generale essere garantito il funzionamento anche in caso di black-out e che quin-di avrebbero richiesto la quin-distribuzione quin-di un’alimentazione quin-di rete preferenziale sotto UPS, che in questo modo ricevono invece un’alimentazione che proviene dal loro switch, che funge da dispositivo di alimentazione e può essere posto centralmente sotto UPS, direttamente nel rack dove sono installati tutti gli apparati. Anche que-sto è un’importante elemento di affidabilità e di riduzione dei costi complessivi di installazione e manutenzione, in quanto non sono presenti tutti gli adattatori di rete per ogni singola apparecchiatura e la manutenzione è centralizzata in un solo punto accessibile.

Un’ultima nota di crescente importanza riguarda la protezione degli apparati dal-le scariche atmosferiche, che possono propagarsi attraverso dal-le linee alimentazione, come anche attraverso le linee dati provenienti dall’esterno [46]. Per proteggere le funzionalità del sistema e l’investimento fatto è necessario prevedere opportuni sca-ricatori di sovratensioni transitorie, secondo uno schema distribuito adatto, che pro-tegga tutti gli apparati collegati, dai moduli di alimentazione di campo, a quelli di rete, a quelli di supervisione.