Tendenze tecnologiche per un pianeta più intelligente e sostenibile

Alistair Fulton, Vice President and General Manager of Wireless and Sensing Products Group, Semtech, evidenzia tecnologie e tendenze sostenibili per il pianeta e la società smart.

C’è un crescente bisogno di tecnologie di rilevamento e monitoraggio per supportare un mondo più sostenibile. Con risorse che sono sempre più scarse, il monitoraggio dell’uso delle stesse diventa ancora più importante, che si tratti di acqua, elettricità, minerali o colture, al fine di consentirne un uso più efficiente.
Le reti Wide Area a bassa potenza (LPWAN) sono una tecnologia di monitoraggio chiave per un mondo sostenibile. Queste reti operano nelle bande di frequenza sub GHz Industrial, Scientific and Medical (ISM), a 868 MHz in Europa e 915 MHz in Nord America e forniscono una copertura significativamente più lunga rispetto ai sistemi wireless Bluetooth o Wi-Fi con un consumo di energia notevolmente inferiore.

Le tecnologie LPWAN come i dispositivi LoRa di Semtech e lo standard LoRaWAN sono specificamente progettate per l’uso a bassa potenza e a lungo raggio di copertura sia alimentati a batteria che con sensori di energy harvesting senza batterie. Questi sensori possono fornire informazioni in sistemi “big data” su larga scala che forniscono analisi e approfondimenti. Algoritmi di apprendimento automatico che utilizzano dati in tempo reale altamente accurati, consentendo alle aziende di adottare un approccio più flessibile e agile alla gestione delle risorse e all’ analisi predittiva.

Sensori e monitoraggio

In agricoltura, i sensori LPWAN possono monitorare fattori come umidità e temperatura in tutti i tipi di applicazioni. I dati provenienti da questi sensori sono inestimabili per una generazione emergente di sistemi di analisi AI per aumentare la produttività delle aziende agricole e prevedere e prevenire disastri da carestia o inondazioni.
La caratteristica di basso consumo dei protocolli LPWAN consente la raccolta di energia dalle celle solari per alimentare i sensori senza la necessità di sostituire le batterie e dall’energia eolica per i gateway che raccolgono i dati.

La lunga distanza di copertura, misurabile in molti chilometri, consente di raccogliere dati da un sito di grandi dimensioni, come una azienda agricola o una miniera. Ciò può ridurre drasticamente i costi di implementazione di tali reti, grazie ai sensori autoalimentati posizionati esattamente nel punto giusto per raccogliere i dati giusti. I protocolli di rete mesh consentono di inoltrare ulteriormente i dati al gateway che li raccoglie e li inoltra al sistema analitico.

Una nuova generazione di connessioni satellitari dirette sta consentendo la diffusione globale di sistemi sostenibili intelligenti utilizzando lo standard LoRaWAN. La nuova tecnologia di modulazione consente ai satelliti in orbita terrestre bassa di captare i segnali direttamente dai sensori a terra, il che rappresenta una spinta significativa per i sensori nelle grandi fattorie e nelle miniere in aree remote.

Tendenze tecnologiche – IoT

La tecnologia LPWAN è sempre più utilizzata in applicazioni Internet of Things (IoT) su larga scala come il monitoraggio degli incendi boschivi, il monitoraggio della fauna selvatica, la conservazione delle risorse idriche e il collegamento delle comunità rurali al monitoraggio dell’inquinamento e delle reti di distribuzione dell’acqua per ridurre al minimo gli sprechi.
L’estate del 2021 ha visto 187.114 incendi boschivi in tutto il mondo. La tecnologia LPWAN viene sempre più utilizzata per monitorare le foreste alla ricerca di potenziali incendi. I sensori che misurano condizioni meteorologiche come umidità, temperatura, anidride carbonica e concentrazione di volatile organic compounds (VOC) in località remote utilizzano la rete LPWAN per fornire questi dati con la loro posizione GPS.

I dati vengono alimentati in una dashboard intelligente che presenta un livello di intelligenza artificiale (AI) integrato per la previsione degli incendi boschivi, il calcolo del rischio online, mappe del terreno in tempo reale, mappe di calore in tempo reale e allarmi. Monitorando l’attività e modellando i dati acquisiti, le aziende sono in grado di prevedere possibili scenari e pianificare in modo appropriato. Questo aiuta a fare un uso più efficiente delle risorse proteggendo allo stesso tempo le foreste .

Efficienza elettrica

La riduzione del consumo di energia è un requisito chiave della sostenibilità e la tecnologia LPWAN è un fattore chiave nell’aumentare l’efficienza dell’illuminazione e della gestione della rete elettrica. I sensori possono essere posizionati su tutta la rete elettrica, dai lampioni alle stazioni secondarie per monitorare la rete senza dover sostituire le apparecchiature. L’utilizzo di algoritmi di apprendimento automatico di manutenzione predittiva per monitorare i dati può identificare potenziali problemi con le apparecchiature, consentendo la sostituzione prima che l’apparecchiatura si guasti e assicurando che la rete funzioni nel modo più efficiente possibile.

Un vantaggio fondamentale è che le reti di sensori LPWAN possono essere implementate in modo rapido ed efficiente sovrapponendole all’infrastruttura esistente, piuttosto che attendere la sostituzione delle apparecchiature. Ciò consente un monitoraggio più efficace delle risorse senza ingenti spese in conto capitale.
Con una gamma così ampia di potenziali applicazioni per un mondo sostenibile, un ampio ecosistema di fornitori di tecnologia è essenziale insieme alle competenze ed esperienza per implementare reti end-to-end. Le esigenze degli operatori in agricoltura possono essere molto diverse dalle reti minerarie, idriche o di distribuzione elettrica. Anche gli algoritmi di apprendimento automatico sono diversi, monitorando diversi tipi di modelli per fornire dati utilizzabili, sia per gli agricoltori, i gestori della rete idrica o le aziende elettriche.

Tendenze tecnologiche – LoRa Alliance

Il monitoraggio e l’ottimizzazione dell’uso efficiente delle risorse richiedono un ecosistema significativo di fornitori e solidi standard di interoperabilità. LoRaWAN è ora uno standard riconosciuto a livello internazionale come Y.4480, dall’ITU Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) ed è utilizzato da LoRa Alliance in oltre 500 aziende. La tipologia diueste aziende spazia dalle società di sensori e gateway a operatori di rete LoRaWAN e integratori di sistemi che possono riunire tutti gli elementi.
L’efficienza LoRa si verifica nel fatto che viene utilizzata la quantità minima di energia per fornire i dati ai data center. I dati vengono crittografati in modo sicuro dal sensore al data center senza dover convertire il formato in pacchetti IP (Internet Protocol), riducendo così l’impronta energetica. Con miliardi di data point inviati, questo fa una differenza significativa per la sostenibilità complessiva del sistema.

Questi data center sono ora quasi sempre alimentati da energie rinnovabili provenienti da parchi solari o eolici. Microsoft, ad esempio, si impegna a garantire non solo che il suo servizio cloud di Azure sia a zero emissioni di carbonio, ma anche a rimuovere l’impatto sulle emissioni di carbonio delle sue attività degli ultimi decenni. Altri gestori di data center stanno facendo uso di energia solare, eolica e geotermica per garantire che l’analisi dei dati sia di per sé sostenibile.

LPWAN

Le tecnologie LPWAN come LoRa sono un elemento vitale per garantire un pianeta sostenibile. Il monitoraggio dell’uso delle risorse chiave, dall’acqua all’elettricità, il miglioramento dell’agricoltura e la protezione delle foreste richiedono tutti dati affidabili. Questo può essere fornito attraverso le reti LPWAN in sistemi di analisi basati sull’IA che funzionano su un’infrastruttura cloud sostenibile. Le intuizioni attuabili da questi dati aiutano a informare le decisioni che saranno fondamentali per garantire il benessere continuo della popolazione del pianeta.

LoRa è un marchio registrato o un marchio di servizio di Semtech Corporation o delle sue affiliate.