Non ci sono prodotti a carrello.
Articolo a cura di Avnet Silica
Individuare tempestivamente gli incendi boschivi è una questione sempre più urgente, per via degli enormi danni che essi possono provocare. L’incendio di Dixie in California, per esempio, è iniziato a metà luglio 2021 e si è alimentato fino a consumare alla fine di settembre quasi 4000 km2 di foresta. Purtroppo, si tratta di un fenomeno che tende ad aggravarsi: la mappa sottostante mostra quanta superficie del pianeta è oggi particolarmente vulnerabile agli incendi.
Mappa della vulnerabilità globale agli incendi
Rilevare gli incendi boschivi è un problema difficile da risolvere a causa della grande estensione della foresta e della mancanza di infrastrutture al loro interno. Perciò Dryad, una start-up con sede a Berlino, ha deciso di raccogliere la sfida e sviluppare sistemi ad hoc adatti allo scopo: nodi di rilevamento avanzati e una tecnologia di rete altamente distribuita.
La soluzione Silvanet di Dryad
Il sistema Silvanet progettato da Dryad include tre unità hardware, una tecnologia di rete RF che estende la portata del protocollo LoRaWAN e una piattaforma di analisi basata sul cloud.
Il sensore Silvanet Wildfire è alimentato a energia solare e misura temperatura, umidità, pressione dell’aria e concentrazioni di gas. Utilizza un microcontrollore a bassa potenza che integra il supporto per il protocollo LoRaWAN ed esegue degli algoritmi basati su strategie di apprendimento automatico (ML – machine-learning) in grado di ridurre la mole di dati da trasmettere al cloud. Il sensore è progettato per garantire un’autonomia di 15 anni senza manutenzione o batteria.
Il Mesh Gateway di Silvanet utilizza un chipset di Semtech per implementare il protocollo LoRaWAN. Le reti LoRaWAN presentano di solito un’architettura a stella, che ne limita la capacità di copertura. Dryad estende LoRaWAN con una tecnologia RF proprietaria che collega i gateway tra loro per formare una rete di reti a stella, che può raggiungere molto più in profondità le aree di una foresta.
Il Mesh Gateway di Silvanet connette più reti LoRa a stella secondo una configurazione daisy-chain che aumenta la portata
Carsten Brinkschulte, CEO di Dryad, ha dichiarato: “La rete è l’elemento magico alla base di ciò che stiamo facendo.”
La soluzione di Dryad prevede anche dei Border Gateway che collegano la rete mesh a Internet sfruttando i protocolli 2G, GPRS o 4G, o addirittura la rete satellitare SWARM.
Il Border Gateway Silvanet funge da intermediario per le comunicazioni tra la rete mesh delle reti LoRa e Internet
Inodi di rilevamento, le reti mesh e i gateway trasmettono i dati pre-elaborati alla Piattaforma Cloud Silvanet, che gestisce il rilevamento degli incendi boschivi e il monitoraggio dello stato di salute della foresta.
L’architettura di rete di Silvanet
La sfida ingegneristica
Implementare una soluzione di questo tipo presuppone complesse sfide a livello ingegneristico. Tra queste ci sono lo sviluppo del firmware per l’analisi dei dati secondo precisi protocolli energetici, la sicurezza IoT, l’implementazione LoRaWAN, la conformità agli standard, la creazione di collegamenti RF proprietari tra i Mesh Gateway, lo sviluppo della piattaforma cloud e molte altre.
Brinkschulte ha affermato: “Una sfida chiave per noi è il design a bassissima potenza della componente hardware del sensore. Dobbiamo lavorare in un ambiente in cui è disponibile pochissima energia, eppure dobbiamo realizzare qualcosa di complesso. Occorre indagare sulle composizioni dei gas ed eseguire il software di Machine Learning: il tutto deve funzionare in modo affidabile per permetterci di rilevare gli incendi molto rapidamente. Quindi una sfida è selezionare i componenti a bassissima potenza più adatti.”
“Allo stesso tempo,” ha aggiunto “il prezzo è fondamentale: affinché il sistema funzioni, occorre disseminare nella foresta centinaia di migliaia se non milioni di sensori Wildfire e il prezzo di ciascun componente determina il costo del sistema.”
Collaborazione per approfondimenti di mercato
Il distributore di componenti elettronici Avnet Silica sta supportando Dryad a esplorare varie opportunità. Il progetto iniziale di Dryad utilizza un microcontrollore STM 32 WL a bassissima potenza che integra direttamente un apparato radio LoRaWAN e può analizzare i dati del sensore on chip.
“Dobbiamo farlo a livello di sensore perché non abbiamo una larghezza di banda sufficiente per trasmettere al cloud tutti i dati rilevati”, sottolinea Brinkschulte. Ma Dryad è aperta anche ad altre opzioni. “Apprezziamo molto i confronti davvero competenti che stiamo avendo con Avnet Silica” ha detto “Stanno portando molte idee che potrebbero ottimizzare le prestazioni del sistema.”
Dryad sta anche ricorrendo ai supercondensatori per immagazzinare l’energia prodotta dalle celle solari.
“Se puoi ridurre il consumo di energia, puoi ridurre la capacità dei supercondensatori, il che permette anche di contenere i costi”, ha continuato Brinkschulte. “Selezionare i componenti giusti è sicuramente un aspetto su cui Avnet Silica ha le competenze necessarie per consigliarci”.
Avnet Silica sta anche aiutando Dryad a comprendere gli attuali vincoli di approvvigionamento dei vari componenti.
“Quando si cerca di implementare la rete e le quantità aumentano è necessario che i microcontrollori e gli altri componenti vengano consegnati in tempo”, ha affermato Ingo Seehagen, field application engineer di Avnet Silica.
La visione di Dryad
Secondo Brinkschulte, il rilevamento degli incendi è solo la prima applicazione della tecnologia Dryad.
“Questa è una generica infrastruttura di comunicazione IoT per l’ambiente forestale”, ha affermato. “Ci sono tantissime applicazioni che potranno derivarne una volta che la nostra infrastruttura sarà installata. Queste includono analisi sull’umidità del suolo, la crescita degli alberi, il flusso di linfa, possono attivare allarmi anti-disboscamento basati sul rilevamento dei suoni e le comunicazioni di emergenza”.
Dryad continuerà a fare affidamento su Avnet Silica poiché il piano è di aumentare la produzione a centinaia di unità per popolare 10 progetti pilota in tutto il mondo.
“Ciò che colpisce è l’attenzione e il sostegno professionale che stiamo ricevendo. Il supporto di Avnet Silica è un investimento sul nostro futuro ed è davvero incredibile dal nostro punto di vista”. Conclude Carsten Brinkschulte.
