domenica, 21 ottobre 2018

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C’era una volta il sensore: dal PIR al laser

15/04/2017

dalla Redazione

“Mamma, cos’è quell’affare bianco appeso all’angolo della mia stanza?” “Fa parte del nostro sistema d’allarme: avvisa mamma e papà se in casa c’è un movimento”...Davvero? E’ tutto qui? In realtà dietro a un concetto così semplice si nascondono una quantità di innovazioni tecnologiche che consentono oggi applicativi e soluzioni ben più “high-tech” di quanto l’utente possa immaginare. E la corsa continua tuttora con l’integrazione della tecnologia laser, che offre a questi sensori un potenziale... a prova di futuro.  

Dai PIR analogici all’IoT: in che direzione si sta evolvendo lo sviluppo tecnologico per la sensoristica?

Risponde Mark Cosgrave, European Sales Manager OPTEX - www.optex-europe.com

In un mondo ormai integralmente connesso, dove ogni singolo oggetto e device risulta ormai integrato e collegato e dove temi come l’Internet of Things dominano il dibattito sullo scenario tecnologico del futuro prossimo, i sensori rivestono un ruolo di particolare importanza. Sono infatti i primi tasselli del mosaico perché rappresentano i primi elementi di attivazione di ciascun allarme. I sensori continueranno quindi ad evolversi attraverso partnership tecnologiche sempre più complesse, diventando elementi e parti di soluzioni sempre più ampie e complesse per la home automation, ma anche per la creazione di edifici sempre più smart e città sempre più smart. E ovviamente anche per applicazioni di security e, sempre più spesso, di safety. La tecnologia di rilevazione ha fatto enormi passi avanti rispetto ai primi PIR analogici sul mercato: se c’è una certezza nel prossimo orizzonte tecnologico, è che i sensori continueranno a svilupparsi e ad evolvere.

Il primo grande cambiamento che ha investito i sensori infrarossi passivi PIR (Passive Infrared Sensors) è stata l’adozione della tecnologia digitale. Rispetto ai sensori analogici, nuove funzioni e complessità si sono aggiunte all’equazione a tradizionale risposta binaria sì/no (sì – il sensore rileva un movimento e scatta l’allarme; no – nessuna rilevazione, si proceda con il monitoraggio ambientale). I sensori digitali sono oggi invece in grado di individuare le diverse fonti di calore (split o termosifoni) e di riconoscere che una mosca non è una potenziale minaccia alla sicurezza dell’ambiente, mentre un uomo sì. Determinando se un oggetto rilevato possa essere o meno fonte di pericolo, si minimizza anche la percentuale di potenziali falsi allarmi.

MICROPROCESSORI NEI SENSORI

Ma bilanciare correttamente l’accuratezza della rilevazione e la riduzione degli allarmi impropri è un equilibrio difficile da raggiungere ed è potenziale fonte di conseguenze anche drastiche se viene mal gestito: se però tale equilibrio si raggiunge in maniera efficace, allora è in grado di portare davvero grandi benefici agli utenti finali. Con questa finalità I microprocessori sono stati incorporati nei sensori di rilevazione antintrusione: servono a quantificare digitalmente la frequenza del segnale ed essenzialmente operano come “banca dati” per un ampio raggio di scenari prima di alimentare quell’intelligenza che occorre al sensore per determinare correttamente ciò che rappresenta – o non rappresenta – una potenziale minaccia di sicurezza. L’ispirazione è venuta dai sensori per esterni: lì i microprocessori hanno dimostrato di saper operare con grande efficacia per discriminare gli effetti ambientali, meteorologici, il fruscio della vegetazione dovuta al vento, gli animali vaganti, etc. Così la tecnologia a microprocessore è stata portata anche nei sensori per interno. I PIR per interni sembrano uguali ai sensori digitali tradizionali, invece I relé output sono completamente silenziosi: quando vengono allarmati, il sistema non produce alcun suono per evitare che I soggetti da proteggere possano inquietarsi.

CONNETTIVITÀ

Ora che I benefici della tecnologia digitale sono assodati e consolidati anche per il lungo periodo, quale direzione prenderà l’evoluzione tencologica dei sensori? La parola d’ordine sembra essere Connettività. Una prima opzione si può ravvisare nell’integrazione con un ampio raggio di impianti dedicati al “sistema casa”: soluzioni di building management, automazioni, gestione delle persone anziane e di fasce deboli, controllo degli accessi. Tutto questo a condizione che l’integrazione sia semplice e immediata: in questo modo gli utilizzatori ne trarrebbero evidenti benefici (il sensore potrebbe, tanto per fare un esempio, essere collegato ad una telecamera: tramite app si potrebbe notificare ai genitori quando I figli rientrano a casa, etc). Questi sensori di nuova generazione potrebbero inoltre aiutare a ridurre l’impronta familiare di carbonio con l’accensione delle luci esclusivamente quando viene rilevata la presenza umana.

I SENSORI LASER

Se per I sensori PIR si è ormai raggiunto l’apice dell’evoluzione tecnologica, quanto meno nel breve termine, nuovi sviluppi si profilano invece all’orizzonte di altre tecniche di rilevazione. Una di queste tecnologie è il time of flight (“tempo di volo”) usato negli scanner laser o sensori che consistono di un illuminatore infrarosso e una telecamera. La tecnologia “time of flight” misura la fase di tempo tra l’emissione di una luce all’infrarosso o   di un raggio laser e la riflessione di quello stesso raggio contro il sensore. Ogni oggetto che si incontrerà nell’area di rilevazione restituirà il segnale indietro al sensore, consentendo quindi una mappatura della scena particolarmente accurata. Questa tecnologia, che non dipende da nessuna fonte di luce, può essere utilizzata per una moltitudine di applicazioni.

APPLICAZIONI

I sensori laser sviluppati sulla tecnologia time of flight presentano degli algoritmi sofisticati e una configurazione personalizzabile del software, che consente agli utilizzatori di definire l’area di rilevazione e le zone e di identificare dimensioni, velocità e distanza degli oggetti all’interno di una scena. Il laser può anche adattarsi ad un ambiente con modifiche successive (terreno irregolare, accumularsi di neve o fogliame, etc) ed essere configurato per rilevare - oppure ignorare - oggetti di dimensioni predefinite. Il sensore laser si può quindi adattare ad una grande varietà di applicazioni: può ad esempio allarmarsi solo in presenza di soggetti di dimensioni pseudo-umane e, magari, ignorare oggetti di dimensione veicolare (o viceversa); nelle gallerie d’arte l’algoritmo può essere configurato per rilevare ad esempio delle mani che si avvicinino troppo a dipinti o altre opere d’arte. E le applicazioni superano la sfera di operatività della sola security per abbracciare anche la safety. I sensori laser sono ad esempio parte di un’importante soluzione su scala nazionale volta ad individuare eventuali persone intrappolate nei passaggi a livello: I sensori sono direttamente collegati al sistema di segnalazione, che in caso di attraversamento non del tutto sicuro, blocca in automatico il treno in arrivo. Ancora: I sensori laser sono stati testati con successo per rilevare chi intende gettarsi sotto a treni e metropolitane. La tecnologia “time of flight” consente inoltre di sviluppare sensori dotati di illuminatore infrarosso e di receiver, che possono mappare la scena in 3D ricreando forme e dimensioni di tutti gli oggetti rilevati ed individuando, ad esempio, se in una camera di compensazione sono presenti una o due persone, o se qualcuno sta trainando un trolley o spostando un oggetto. Un’applicazione particolarmente utile, quest’ultima, per proteggere aree di alta sicurezza e rilevare l’introduzione di oggetti non consentiti in aree riservate o sigillate.



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