Introduzione
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Nel quinto capitolo vengono riportati i commenti al raffronto dei sistemi di Building
Automation effettuato nel quarto capitolo e vengono tratte le conclusioni al lavoro
svolto in questa tesi.
Nell’appendice A viene riportata la descrizione del Modello ISO/OSI.
Capitolo 1: “I sistemi di Building Automation”
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1 - I SISTEMI DI BUILDING AUTOMATION
1.1 CENNI STORICI
Nei primi anni ottanta nascevano i sistemi bus per il controllo dei processi industriali,
in seguito, alcuni anni più tardi, sono stati utilizzati per l’automazione degli edifici
dove si stanno evolvendo in maggior modo. In particolare partendo dall’impianto
elettrico tradizionale si possono ottenere vari livelli di automazione: si sta cercando
di passare dalla logica dei singoli dispositivi, che svolgono ciascuna una o più
funzioni isolate, ad una logica di sistema in cui i vari dispositivi, aventi anche
funzioni molto diverse tra di loro, “colloquiano” per svolgere i compiti a loro affidati
andando a migliorare la gestione dell’edificio e agevolando la sua naturale
evoluzione. Negli attuali edifici oltre all’impianto elettrico tradizionale sono sempre
più spesso presenti gli impianti speciali quali antintrusione, diffusione sonora,
videocitofonico e/o TVcc, TV-Sat, controllo carichi, controllo accessi, controllo da
postazione remota, antincendio, ecc. quindi la necessità ed il trend è stato quello di
renderli tutti comunicanti tra di loro in modo da formare un unico sistema globale di
gestione dell’edificio. Il sistema globale di gestione dell’edificio altro non è che un
impianto realizzato con tecnologia bus (H.B.E.S. = Home and Building Electronics
Systems) caratterizzato da una linea di potenza, che alimenta gli apparecchi
utilizzatori, e da una linea di comando e controllo degli apparecchi stessi: la linea
bus.
La linea di potenza è costituita da tre cavi della rete di alimentazione: conduttore di
fase, conduttore di neutro e conduttore di protezione.
La linea bus, invece, può essere:
Capitolo 1: “I sistemi di Building Automation”
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- un cavo (doppino telefonico, coassiale o fibra ottica)
- la rete elettrica stessa, sulla quale convogliare un’onda a f = 110 kHz o a f = 132 kHz
- l’etere, attraverso il quale trasmettere una portante modulata a radio
frequenza (868 kHz) o all’infrarosso.
L’utilizzo di sistemi H.B.E.S. apporta notevoli semplificazioni al cablaggio elettrico
necessario, come si può evincere dalla comparazione dello schema di un semplice
circuito luce realizzato in modo tradizionale con comandi doppi da tre punti
(Figura 1.1) con quello realizzato utilizzando un relé passo-passo (Figura 1.2) [1].
Figura 1.1 - Circuito luce con comando da tre punti realizzato mediante doppi comandi
Capitolo 1: “I sistemi di Building Automation”
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Figura 1.2 - Circuito luce con comando da tre punti realizzato mediante relé passo-passo
Il controllo del sistema di Building Automation può avvenire sia tramite postazioni
ubicate in loco, mediante interfacce relative ad uno o più sistemi, oppure mediante
accesso da postazioni remote come un personal computer, un palmare o un telefono
cellulare. Tali dispositivi si interfacciano al sistema di Building Automation tramite
un collegamento effettuato con la rete telefonica fissa e/o mobile, Internet e/o
Intranet-LAN. I vari dispositivi che vanno a comporre il sistema di Building
Automation sono collegati tra di loro mediante un cavo bus e sono configurati a
seconda delle funzioni, delle necessità e del livello di automazione richieste per ogni
edificio.
1.2 MEZZI TRASMISSIVI
La linea bus di un sistema H.B.E.S. però non è una linea di trasmissione dati per
telecomunicazioni e distribuzione multimediale; infatti sebbene la linea bus e la linea
trasmissione dati presentino delle analogie esse sono molto diverse tra loro come
Capitolo 1: “I sistemi di Building Automation”
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evidenzia la “Classe di applicazione” di una linea di trasmissione dati definita in base
alla larghezza di banda utilizzata:
Classe A
Fino a 100 kHz per bassa velocità dei dati e possibilità di trasmettere
la voce su cavo in rame
Classe B Fino a 1 MHz per media velocità dei dati su cavo in rame
Classe C Fino a 16 MHz per alta velocità dei dati su cavo in rame
Classe D Fino a 100 MHz per altissima velocità dei dati su cavo in rame
Classe Ottica 10 GHz ed oltre su cavo in fibra ottica
La “Classe H.B.E.S.” di una linea bus è definita dalla Norma EN 50090-9-1 in base
al livello di prestazione del mezzo di comunicazione:
Classe 1 Garantisce i requisiti necessari alla trasmissione di comandi e
controlli
Classe 2 Comprende la Classe 1 e la trasmissione voce e video lento
Classe 3 Comprende la Classe 2 e la trasmissione di segnali video complessi
La linea bus di Classe 1 è utilizzata normalmente per la trasmissione di comandi e
controlli in bassa velocità ed è comunemente costituita da un doppino telefonico;
essa mette in comunicazione tutti i dispositivi del sistema, i quali possono essere
“sensori” o “attuatori”.
I sensori ricevono un segnale dall’esterno, ad esempio un valore di temperatura che è
variato, lo codificano e trasmettono un segnale all’attuatore. Gli attuatori ricevono il
messaggio lo decodificano ed agiscono secondo quanto previsto dal loro programma,
ad esempio accendono o spengono la caldaia.
I dati che formano il messaggio sono trasmessi in forma digitale e sono interpretabili
da parte di ogni singolo dispositivo perché sono codificate secondo un “protocollo di
comunicazione”. I dispositivi possono funzionare sia come trasmettitori sia come
ricevitori, osservando che tutti i dispositivi collegati alla linea bus sono normalmente
Capitolo 1: “I sistemi di Building Automation”
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in stato di ricezione, pronti a decodificare i messaggi a loro rivolti ed un solo
dispositivo per volta può invece risultare in stato di trasmissione, altrimenti si
verificherebbero collisioni di messaggi, con conseguente deterioramento degli stessi.
Il sistema H.B.E.S. è un sistema ad ”Intelligenza Distribuita” in quanto ogni
dispositivo, opportunamente programmato, ha un “indirizzo” unico in tutto il sistema
necessario per riconoscersi come destinatario del messaggio, programmato per
realizzare una precisa “funzione”, secondo una determinata “modalità”, con un altro
componente del sistema, stabilito dal programma stesso.
Le potenzialità degli impianti di Building Automation sono numerose ed i maggiori
vantaggi ai quali portano sono riassumibili nei plus seguenti: flessibilità di utilizzo,
multifunzionalità, espansibilità, cablaggio semplificato, continuità di servizio, facilità
di utilizzo.
I mezzi trasmessivi più utilizzati sono quelli di seguito elencati:
¾ LINEE TELEFONICHE
Esse sono costituite prevalentemente per il segnale vocale e risultano ottimizzate
per la sua trasmissione, ma esse non sono adatte per la trasmissione dati ad alta
velocità. Le loro caratteristiche di impedenza non possono essere ben controllate,
tuttavia hanno il vantaggio di essere presenti nella quasi totalità degli edifici e di
esserlo in modo capillare. Attraverso la tecnologia HomePNA è possibile far
viaggiare i dati ad una velocità massima di 240 Mb/s.
¾ ONDE CONVOGLIATE SU RETE ELETTRICA
Il sistema di trasmissione ad onde convogliate utilizza i conduttori di
distribuzione dell’energia elettrica alla frequenza di f = 50÷60 Hz. In tale sistema
tutti i componenti sono collegati in parallelo e comunicano tra loro attraverso la
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rete elettrica mediante opportuni dispositivi; ciò permette di utilizzare la linea
elettrica esistente senza la necessità di posare dei nuovi cavi. I comandi vengono
inviati sulla rete elettrica e raccolti dalle apparecchiature interessate attraverso un
codice di indirizzamento univoco. Tuttavia possono sorgere dei problemi dovuti
al manifestarsi di interferenze, che mediante degli opportuni filtri di linea
possono essere eliminati. La limitazione del sistema ad onde convogliate è la
bassa velocità di trasmissione.
¾ DOPPINO INTRECCIATO
Il sistema di trasmissione utilizza una coppia di conduttori dedicati che vengono
intrecciati tra loro con regolarità in modo da ridurre le interferenze
elettromagnetiche. L’utilizzo del doppino intrecciato risulta essere il mezzo di
trasmissione più semplice, è molto flessibile, è indicato per edifici di notevoli
dimensioni e con un grande numero di apparecchiature, ma richiede, rispetto ai
mezzi di trasmissione fin ora considerati, un maggiore lavoro di installazione
dovuto alla posa dei cavi.
¾ FIBRA OTTICA
Il sistema di trasmissione a fibra ottica permette il trasferimento dei dati
utilizzando segnali luminosi che viaggiano all’interno di una guida d’onda. Tale
mezzo di trasmissione consente il raggiungimento di altissime velocità di
trasmissione ed un’alta immunità ai disturbi elettromagnetici. In ambito domotico
ha però una scarsa utilizzazione in quanto la posa della fibra ottica necessità di
molte attenzioni, infatti il suo percorso deve essere il più possibile rettilineo, in
modo da evitare disturbi e perdite di dati, ed inoltre la maggior parte dei
dispositivi richiedono un basso bit-rate.
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