Monitoraggio degli impianti industriali.

Monitorare un impianto industriale, o più in generale uno stabilimento, può richiedere risorse economiche e sociali considerevoli.  Molte industrie, riconoscendo l’importanza di queste procedure, investono risorse per garantire elevati standard di sicurezza e avvalersi di tecnologie e metodologie sempre più connesse anche ad una complessa formazione del personale addetto. Il Sistema SENTINEL nasce dall’esigenza dell’azienda Altair Chimica di Saline di Volterra, di sviluppare una tecnologia di monitoraggio estremamente precisa per l’individuazione tempestiva di eventuali fughe di cloro e acido cloridrico.

Una piattaforma robotica ibrida integrata

SENTINEL si basa sul concetto innovativo di piattaforma robotica ibrida integrata. Un carrello capace di muoversi su un binario e un drone aereo multirotore in grado di sollevare un elevato carico utile: sono i due protagonisti del sistema, e sono in grado di operare in modo autonomo in una vasta gamma di ambienti. 

Entrambi i sistemi sono infatti equipaggiati di sensoristica avanzata e connessi a un software dotato di algoritmi di intelligenza artificiale.  Il monitoraggio dell’impianto industriale avviene in real-time, grazie a vari sotto-sistemi che sono connessi ad un’unità centrale di gestione, la quale consente di monitorarne lo stato tramite i rilevamenti effettuati dai sensori di bordo dei due robot. Tutte le informazioni acquisite, oltre ad essere subito disponibili, saranno inoltre storicizzate per le successive analisi statistiche su cui poter basare anche una importante attività di prevenzione. 

Sensoristica

Sia il carrello che il drone di SENTINEL, sono sistemi dotati di “sensori intelligenti”, cioè di dispositivi in grado di effettuare un sense & detect, operazione generalmente demandata all’operatore dedicato alla supervisione dei dati telemetrici e del flusso video dell’impianto industriale.  La sensoristica di bordo di entrambi i sistemi riguarda alcune particolari funzioni: 

• Sistema per il rilevamento della qualità dell’aria;
• Sonda per il rilevamento della qualità delle acque; 
• Sistema di visione intelligente;
• Termocamera radiometrica; 
• Sistema di visione per funzioni di navigazione avanzata e collision avoidance; 

La scelta dei sensori del sistema SENTINEL gioca un ruolo fondamentale nel garantire un elevato livello di automazione e un’alta affidabilità nello svolgimento delle operazioni. Ad essi sono infatti associati algoritmi di intelligenza artificiale capaci di utilizzare i dati rilevati e restituire, come output all’utente, informazioni già integrate ed elaborate. 

Trasmissione e gestione dei dati

L’elettronica di bordo per l’acquisizione e l’elaborazione dei dati provenienti dai sensori, è integrata con un sistema di trasmissione remota, il quale evita la perdita di informazioni in caso di mancanza di collegamento.  A tale scopo, l’introduzione di hardware e software di gestione e monitoraggio centrale, da installare in una sala controllo per la supervisione degli operatori addetti, garantisce l’integrazione dei due sistemi e lo scambio dei dati. Infine, un applicativo accessibile da più dispositivi (come smartphone e tablet, per maggiore flessibilità di monitoraggio) metterà a disposizione una dashboard con le informazioni per la verifica dello stato operativo del sistema, e consentirà la visualizzazione in real-time dei dati e la memorizzazione degli stessi su un server dedicato, con lo scopo di fornire alcuni strumenti per successive analisi statistiche.

Applicazione in Realtà Aumentata (AR)

SENTINEL aggiunge una ulteriore innovazione nell’ambito dello sviluppo e integrazione di un sistema di interfacciamento in AR (Augmented Reality). L’utente avrà infatti la possibilità di interagire direttamente con il drone o con il carrello in modalità remota tramite la modalità FPV (First Person View).

Durante il volo del drone, tramite l’utilizzo del caschetto HMD, il quale permette il diretto controllo della telecamera con il movimento della testa, all’utente potranno essere mostrati in sovrimpressione tutti i dati gestiti tramite stream esterno. Tra questi:

• Informazioni sulla telemetria;
• Sistema di registrazione del volo integrato;
• Output degli algoritmi di AI.

Il sistema di interfacciamento con il carrello, invece, metterà in connessione l’operatore con il sistema di movimento e diagnostica, e nello specifico sarà possibile:

• Comandare il carrello tramite un apposito joystick (o tramite PC);
• Effettuare uno switch di visuale sulle diverse camere presenti a bordo, sempre attraverso movimenti della testa;
• Avere sotto controllo e nel proprio campo visivo varie informazioni come la telemetria e informazioni sulle condizioni ambientali ottenute dalle scansioni perimetrali.

Grazie a questo sistema, per l’operatore sarà possibile monitorare l’impianto acquisendo tutti i dati necessari in sicurezza, senza la necessità di recarsi direttamente sul luogo da ispezionare in caso di sopralluoghi di routine oppure relativi a malfunzionamenti o incidenti.

SENTINEL- nel futuro uno strumento di addestramento virtuale

Nell’ambito del progetto SENTINEL, sarà inoltre sviluppata una simulazione dell’ambiente di lavoro in Realtà Virtuale (VR, Virtual Reality) con lo scopo di effettuare attività di training del personale addetto alla supervisione e sicurezza. Lo strumento consentirà di gestire i seguenti aspetti:

• Simulazione delle dinamiche fisiche del drone o del carrello;
• Integrazione di un sistema di controllo virtuale tramite hardware reale (Interfacciamento radiocomandi e joystick);
• Interazione avanzata tra i sistemi drone-carrello e lo scenario simulato;
• Integrazione di procedure dedicate ai diversi task come la risoluzione di problemi comuni, gli interventi di manutenzione e il monitoraggio preventivo

Partner del progetto SENTINEL:

• TREE-TOWER (spin off IMT)

Collaboratori esterni: 

• Dreamslab (spin off SNS)
• IBE Istituto Bioeconomia CNR
• DII Dipartimento Ingegneria dell’Informazione, Università di Pisa
• DICI Dipartimento di Ingegneria Civile Industriale, Università di Pisa

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Estremi di riferimento: 

Bando:   Progetti di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale BANDO N.3 ARTES 4.0 – 2020 “SENTINEL”

Decreto approvazione n:  Disposizione del Presidente di ARTES 4.0 del 05.02.2021

Investimento ammesso: 256.755,78 €

Soggetto erogante: Centro di competenza di alta specializzazione “ARTES 4.0“