Il sistema di acquisizione dati AEDOS

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1 Il sistema di acquisizione dati AEDOS Dicembre 2006 Progetto RdS Produzione e Fonti

2 CESI RICERCA Uso Pubblico Rapporto ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 1/54 Committente Ministero per lo Sviluppo Economico Oggetto Il sistema di acquisizione dati AEDOS Contratto Note Accordo di programma ai sensi dell art. 3 comma 2 del DM 23 Marzo 2006 per le attività di ricerca e sviluppo di interesse generale per il sistema elettrico Progetto Produzione e fonti energetiche, WP 3.1 Metodologie avanzate per la misura di microinquinanti organici ed inorganici PUBBLICATO (PAD ) La parziale riproduzione di questo documento è permessa solo con l'autorizzazione scritta del CESI RICERCA. N. pagine 54 N. pagine fuori testo 432 Data 31/12/2006 Elaborato Domenico Cipriano Cipriano, Domenico (ASV) AUT Mod. RAPP v. 05 Verificato Approvato Approvato Luigi Guzzi Guzzi Luigi Angelo ASV (ASV) VER Luigi Mazzocchi - SSG Mazzocchi Luigi (SSG) APP CESI RICERCA S.p.A. Via R. Rubattino Milano - Italia Telefono Fax Capitale sociale Euro interamente versato Registro Imprese di Milano, C.F. e P.IVA N. R.E.A ISO 9001: 2000 CH-32919

3 CESI RICERCA Uso Pubblico Rapporto ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 2/54 Indice 1 SOMMARIO INTRODUZIONE I PRESUPPOSTI PER UNA CORRETTA GESTIONE DEI VALORI ACQUISITI LA NORMA EN LA STRUTTURA DEL SISTEMA AEDOS ARCHITETTURA STRUTTURA DEI DATI FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA ARCHITETTURA HARDWARE SISTEMA DI SVILUPPO UTILIZZATO ACCESSO AI DATI CONFIGURAZIONE DI AEDOS FUNZIONAMENTO DEL MODULO EMISSIONI FUNZIONAMENTO DEI MODULI AGGIUNTIVI Modulo archiviatore Modulo medie Modulo qal LA VERIFICA IN CAMPO I FILE DI CONFIGURAZIONE File alice.system.conf.xml File alice.conf.xml File medie.conf.xml File mediebuf.conf.xml File mediecalc.conf.xml LA COMUNICAZIONE VERSO L ESTERNO RISULTATI OTTENUTI CONCLUSIONI ALLEGATO 1 MEDIE ALLEGATO 2 EMISSIONI Copyright 2006 by CESI RICERCA. All rights reserved - Activity code 569V

4 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 3/54 STORIA DELLE REVISIONI Numero Data Protocollo Lista delle modifiche e/o dei paragrafi modificati revisione 0 31/12/ Prima emissione 1 SOMMARIO Il presente Rapporto descrive le attività di Ricerca di Sistema svolte nell ambito del Progetto Produzione e fonti energetiche, WP 3.1 Metodologie avanzate per la misura di microinquinanti organici ed inorganici. La crescente fame energetica della comunità mondiale ha di fatto aumentato in modo esplosivo il ricorso a combustibili fossili tra cui il carbone, che per la sua disponibilità ed i costi contenuti, ha un utilizzo sempre maggiore. Nel campo della ricerca applicata, come in altri settori del resto, la spinta ad un approccio collaborativo al problema, ovvero attraverso al compartecipazione di più partner, si rende necessaria a causa: della valenza globale dell impatto di tale inquinamento e delle sue ripercussioni sulle attività economiche, politiche e sociali del pianeta; dell enorme mole di competenze necessarie, difficilmente disponibili in una sola organizzazione; dei costi estremamente alti da sostenere; Il presente rapporto descrive il sistema AEDOS stato realizzato, ed installato presso una centrale termoelettrica, un sistema open source per l acquisizione e la trasmissione dei dati dei sistemi di monitoraggio (SME). L attività è stata condotta in collaborazione di ARPA Lombardia e del MATT.

5 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 4/54 2 INTRODUZIONE L attività di ricerca denominata AEDOS (Acquisitore ed Elaboratore Dati Open Source) è un Sistema di acquisizione per il Monitoraggio delle Emissioni (SME). I sistema permette di acquisire, convertire, analizzare, memorizzare, gestire e trasmettere dati di natura analogica e/o digitale, per l'acquisizione di dati di analisi della qualità dell'aria. I campi di utilizzo del sistema spaziano dall'analisi dell'aria nei centri urbani, all'analisi dei fumi di scarico di centrali elettriche o di altra natura. CESI RICERCA, con la sponsorizzazione del Min. dell' Ambiente, ed in concerto con Arpa Lombardia, che intende sviluppare la possibilità di monitorare in remoto gli impianti del territorio, ha così sviluppato il sistema AEDOS, che è stato progettato in modo da rispondere sin da subito agli standard qualitativi richiesti dal Ministero stesso e dalle ARPA regionali, nonché di poter essere facilmente aggiornato per adattarsi a modifiche dei protocolli futuri. Un efficace sistema di acquisizione per il monitoraggio delle emissioni (SME) ha il compito di acquisire, conservare e mostrare in maniera organica i valori emissivi generati da un impianto industriale. Negli ultimi anni si sono compiuti molti passi avanti nella implementazione degli strumenti destinati al monitoraggio delle emissioni e strumenti come, ad esempio, gli FTIR (Fourier Trasform Infra Red analysers) erano semplicemente ritenuti improbabili solo 5 anni fa. Purtroppo la stessa evoluzione non si è avuta nel settore dell acquisizione e della trattazione dei dati, dove non esiste ancora uno standard affermato. Al fine di venire incontro alle esigenze della Autorità di controllo in tema di monitoraggio delle emissioni, si è sviluppato un sistema di acquisizione, elaborazione e trasmissione dei dati, tenendo in considerazione che: gli impianti che sono soggetti all'obbligo del monitoraggio in continuo sono sempre più numerosi le legge nazionale e regionali richiedono che i dati acquisiti, che hanno una valenza 'fiscale' siano a disposizione della Pubblica Autorità nel minore tempo possibile le Autorità locali hanno sempre più spesso l'esigenza di poter monitorare tali parametri 'on line' i sistemi normalmente disponibili presso gli impianti sono 'chiusi' e non permettono la visibilità dei dati acquisiti al di fuori del sistema stesso, il che spesso obbliga a trasmettere i dati alle Autorità in forma cartacea. le Autorità hanno l'esigenza di poter verificare la correttezza degli algoritmi utilizzati, cosa impossibile in un prodotto 'chiuso' e coperto dalla legge sul diritto di autore.

6 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 5/54 3 I PRESUPPOSTI PER UNA CORRETTA GESTIONE DEI VALORI ACQUISITI Un buon sistema di acquisizione dei dati SME è chiamato a svolgere una grossa mole di lavoro, secondo lo schema seguente: - i valori di tutti i canali dello sme devono essere acquisiti con frequenze che vanno dalle 20 alle 60 misure al minuto, ingegnerizzati e convertiti utilizzando funzioni di calibrazione definite per ciascun canale - devono essere calcolati i valori medi minuti (Xi) - alla fine dell ora (o della mezz ora) i valori minuto devono essere validati, ovvero devono essere scartati tutti i valori per cui non valgono contemporaneamente le seguenti funzioni: [ a X b] e c ( X X ) d i i i 1 Dove a,b,c,d sono valori algebrici (ovvero dotati di segno), costanti e stabiliti per ciascun canale. Per comprendere l importanza di questo passaggio, bisogna ricordarsi che il legislatore intende che vengano controllati solo condizioni di funzionamento dell impianto a regime ovvero senza dover considerare tutti quegli eventuali episodi spuri dovuti ad eventi non significativi, quali guasti o anomalie in generale. Da qui la possibilità di poter escutere dalla costruzione della media tutti i valori che sono al di fuori di una certa banda di accettabilità (prima formula) e quelli il cui scarto rispetto al valore precedente è troppo altro (seconda formula) - se i valori medi minuto sopravvissuti al processo di validazione sono più del 70% di quelli di partenza, la media oraria/semioraria calcolata con tali valori può essere considerata valida - tutti i valori così calcolati (medie minuto, orarie, valori di impostazione dei parametri) devono essere conservati almeno per 5 anni in una struttura sicura in grado non solo di conservare ma anche di poter rintracciare agevolmente i dati eventualmente necessari. La carenza di un protocollo chiaro ed affermato e la disponibilità di software di programmazione sufficientemente elastici da non richiedere grosse strutture organizzative, hanno portato all apparizione sul mercato di molte piccole software house che hanno dato vita ad una serie alquanto eterogenea di soluzioni tra loro molto diverse. Inoltre la normativa in merito alla proprietà intellettuale, applicata a questo specifico caso, porta a risultati alquanto singolari. La realizzazione di soluzioni proprietarie, che sono quindi coperte da brevetto da parte di figure giuridiche private e con nessun obbligo di certificazione del prodotto, rende tali soluzione assolutamente chiuse e non ispezionabili da parte di enti esterni. Come estrema conseguenza, la società fornitrice non risulta, così, responsabile in caso di inadeguatezza del prodotto fornito ai sensi della normativa cogente, in quanto tutti i propri obblighi si limitano agli aspetti contrattuali di fornitura verso la società che gestisce l impianto produttivo. La società che gestisce l impianto produttivo si trova così a dover rispondere agli enti di controllo delle performance di un prodotto di cui, però, non ha né una certificazione che ne attesti l idoneità né la possibilità di poterlo controllare a fondo.

7 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 6/54 I controlli preventivi su tali prodotti risultano così impossibili, e l unica possibilità consiste nella verifica delle prestazioni di questi solo a posteriori; è infatti è innegabile che la complessità degli algoritmi e dei programmi implementati ben si prestano a nascondere possibili errori sulla gestione dei dati stessi. Nata per cercate di verificare questa serie di prodotti, una prima soluzione proposta in passato dall autore si basa sul principio, di per sé banale, si sostituire all analizzatore SME un generatore comandato in grado di simulare un andamento noto dei segnali per verificare che i risultati del sistema di acquisizione siano coerenti. Per l implementazione ci si è basati sulla consuetudine, abbastanza comune, si utilizzare un bus analogico 4-20mA per la comunicazione tra gli analizzatori SME ed il sistema di acquisizione. Analizzatore Acquisitore Generatore Figura 1. schema di verifica dei segnali SME Per poter valutare con sufficiente precisione il sistema sotto controllo si sono preparate 4 serie diverse di test: - la verifica su segnale stazionario - la verifica su segnale variabile - la verifica su transitorio veloce - la verifica delle soglie di validità 1. Il primo test, il più semplice seppur necessario, ha lo scopo di verificare se, con segnale statico, il valore generato dallo sme venga correttamente acquisito, ovvero di verificare che al valore indicato dall analizzatore corrisponda un valore acquisito coerente. 2. Il secondo test ha lo scopo di verificare la capacità del sistema di valutare segnali lentamente variabili nel tempo, senza che vengano introdotte distorsioni o perdite di informazione; questo serve a verificare l eventuale presenza di processi di filtrazione del segnale che possano modificare la costruzione del valore medio. 3. Il terzo test ha lo scopo di verificare che il sistema sia in grado di seguire transitori veloci detti comunemente a gradino senza introdurre eccessive distorsioni; con tale test si verifica inoltre che non siano presenti eccessive filtrazioni di tipo integrativo sulla catena del segnale. 4. Il quarto test serve a verificare che il sistema di validazione dei dati funzioni correttamente.

8 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 7/54 Un protocollo completo su 5 canali richiederebbe un tempo uomo di circa 40 ore, per cui è evidente la necessità di ricorrere ad un sistema automatico in grado di generare le sequenze desiderate su più canali contemporaneamente, così da rendere possibile lo svolgimento del test in circa 8/10 ore. Il protocollo di prova sviluppato, normalmente utilizzato durante le campagne sperimentali di verifica, si è dimostrato uno strumento utile a svolgere una buona caratterizzazione con tempi e costi contenuti Verifica stazionaria Verifica della dinamica Verifica sui transitori Verifica sulla validità Figura 2. esempio di segnali acquisiti durante la verifica del sistema di acquisizione Si noti lo scostamento rivelato [differenza tra le tracce blu(impianto) e rossa(controllo)] sintomo di un errore di ingegnerizzazione della variabile acquisita

9 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 8/54 50 Segnale applicato Segnale acquisito 40 Ritardo (circa 10s) Discordanza tra i valori applicato ed acquisito 0-10 Figura 3. esempio di segnali acquisiti durante la verifica del sistema di acquisizione, dettaglio Si possono valutare i ritardi di acquisizione del segnale (qui di circa 10s) e l evidente scostamento che interviene qualora il segnale applicato (qui in viola) scende al di sotto dello zero Nelle figure 80 ed 81 sono mostrate alcune evidenze sperimentali di una tale prova, in cui si vedono i segnali equivalenti generati (in rosso) e quelli restituiti dal sistema di acquisizione (blu) e da cui si possono trarre molte delle informazioni cercate. Le informazioni fin qui ottenute vengono poi incrociate con i codici di validità generati dal sistema, al fine di valutarne l efficacia e la correttezza.

10 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 9/54 4 LA NORMA EN Nel panorama degli SME si inserisce anche la nuova norma EN14181:2004 Stationary source emissions: quality assurance of the automated mesuring systems, ovvero garanzia di qualità nella gestione dei sistemi di misura alle emissioni. Questa norma fornisce le indicazioni per l installazione, le verifiche periodiche ed il mantenimento dei sistemi SME ed è destinata a rivoluzionare a breve la gestione di tali applicazioni. Il punto chiave di tale norma, quello su cui ruota l intera impalcatura logica del documento, è l'assunzione che la responsabilità di dover dimostrare la buona funzionalità nel tempo dello sme sia affidata ai gestori più che agli enti controllo, cui è riservato il diritto (e non più l obbligo) di verificarne gli esiti. In altre parole, si richiede ai gestori di preparare, attuare e tener traccia di tutte quelle procedure tecniche necessarie a poter garantire, in ogni istante, che il sistema SME sia sotto controllo. La norma è divisa così in diversi passi, che coprono la progettazione (QAL1), la realizzazione (QAL2), i controlli periodici (AST) e la manutenzione continua (QAL3) del sistema SME. La QAL3 è una procedura che ha, appunto, lo scopo di poter garantire, nel periodo che intercorre due controlli periodici, che il sistema sme funzioni in condizioni ottimali. Figura 4. Schema della controllo richiesto dalla QAL3 per la verifica delle derive. La verifica viene svolta secondo i dettami delle cosiddette carte di qualità CHUSUM che vengono normalmente utilizzate nel controllo di qualità nei processi produttivi.

11 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 10/54 Figura 5. Schema della controllo richiesto dalla QAL3 per la verifica della precisione di ciascun canale SME. La procedura si basa sulla verifica della variabilità dei valori di zero e span attorno al valor medio. Al fine di avere una procedura sufficientemente agevole, si è deciso di ricorrere ad alcune carte di qualità basate sostanzialmente sulla registrazione dei valori di zero e di span degli strumenti impiegati nello SME. Le carte di qualità sono normalmente utilizzate nel campo della verifica di qualità nelle produzioni industriali in serie. Lo scopo è di verificare che i valori di zero e span ottenuti nel tempo rimangano in un ambito considerato fisiologico, sia in termini di valor medio che di distribuzione attorno ad esso. Ovviamente affinché tale procedura possa essere considerata significativa, dai gestori così come dagli enti di controllo, si pone con forza la questione di poter in qualche modo garantire la sistematicità e l imparzialità della lettura. Si osservano oggi in Europa diverse possibili soluzioni che solo tra qualche anno potranno essere giudicate compiutamente. In Danimarca, ad esempio, si è creato un portale informatico in cui tutti i gestori possono collegarsi comunicando periodicamente i valori ottenuti dai controlli; il sistema registra tali avvenimenti e provvede a notificare il risultato dei controlli stessi. In Olanda, invece, il governo ha incaricato dei controlli alcune società indipendenti, che provvedono a verificare quanto svolto dai vari impianti.

12 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 11/54 5 LA STRUTTURA DEL SISTEMA AEDOS Il sistema AEDOS nella sua configurazione completa, si può così riassumere: ogni sistema sme (tipicamente uno per gruppo o linea produttiva) comunica con un sistema AEDOS (in pratica un PC industriale posizionato accanto agli strumenti di monitoraggio) ciascun sistema di occupa di acquisire i dati, validarli, costruire le tabelle orarie/semiorarie, oltre che le tabelle QAL3 ciascuna unità AEDOS è supervisionata da un unità che, con scarso ricorso alla fantasia, è stata denominata Super AEDOS: qui i dati vengono replicati, per garantire una buona sicurezza nell archiviazione, e completati con i dati di impianto, acquisiti direttamente dal sistema di gestione di questo. Attraverso l unità Super AEDOS, il dato, sia medio che istantaneo, viene messo a disposizione degli utenti attraverso varie possibilità: o L utente interno di centrale è collegato attraverso intanet aziendale e si interfaccia con il sistema attraverso protocollo http (in pratica è sufficiente avere un qualsiasi browser per poter dialogare con AEDOS) o L utente remoto (sia esso l ente di controllo che un utente aziendale) si può collegare via internet, modem tradizionale, GSM, ADSL, GRPS, ect. o Gli enti di controllo possono agevolmente collegarsi da remoto per poter dialogare con il sistema e scaricare i dati sinottici e/o quelli di dettaglio, con una modalità altamente automatizzabile, al fine di poter implementare centri comuni di elaborazione dei dati di emissione. Il ricorso a Linux quale sistema operativo è stato deciso per le peculiari caratteristiche di tale prodotto in termini di affidabilità e sicurezza, che permettono di avere una soluzione facilmente scalabile senza compromessi in termini di affidabilità. Il sistema è altamente automatizzato e standardizzato e, in pratica, non richiede alcuna manutenzione e/o gestione. L adozione di soluzioni quali alimentatori ridondati e tecnologia RAID Hardware garantiscono una buona sicurezza dei dati memorizzati localmente. Una configurazione del genere presenta innumerevoli vantaggi: 1. non vi sono costi legati a licenze aggiuntive 2. il livello di conoscenza acquisito sui sistemi linux e la possibilità di verificare il codice sorgente di tutte le applicazioni, garantiscono ottime caratteristiche di sicurezza 3. il sistema è intrinsecamente multi utente ed è quindi facile definire utenti con diversi capacità di intervento, che vanno dalla semplice possibilità di interrogazione fino alla possibilità di modificare le impostazioni del sistema. 4. la gestione di molti di molti dei processi critici viene affidata a soluzioni ampiamente verificate (come la gestione dei dati attraverso MySQL, la comunicazione con l ausilio di Apache, di server FTP sicuri e di connessioni SSH, lo scheduling delle attività con l uso del kernel 2.4 e 2.6, la manutenzione remota attraverso VNC, criptazione dei dati con GnuPGP etc) 5. la possibilità di utilizzare hardware non critico per velocità e prestazioni, potendo favorire aspetti di sicurezza senza incorrere in costi eccessivi (ricorso, ad esempio, di unità con alimentazioni ridondate e dischi fissi in modalità raid con costi inferiori a euro) 6. le attività sono svolte attraverso l esecuzione in parallelo (multi-tasking) di più processi indipendenti; l eventuale necessità di dover modificare uno di tali processi non richiede alcun intervento sugli altri.

13 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 12/54 Il sistema prevede che tutte le comunicazioni da e per il sistema siano gestite attraverso pacchetti ben noti ed affidabili quali SSH, Apache, Samba al fine di agevolare al massimo l integrazione con il sistema intranet presente sull impianto, invece di richiedere un cablaggio dedicato.

14 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 13/54 6 ARCHITETTURA Il sistema si interfaccia verso il mondo attraverso una serie di sensori di vario tipo (fornitori di dati). I sensori vengono interrogati ad intervalli regolari; i valori acquisiti vengono convertiti da unità digitali ad unità ingegneristiche, e vengono poi memorizzati in maniera permanente nel sistema stesso sotto forma di file denominati sad. Questi file rappresentano la descrizione del mondo ottenuta tramite i sensori, e fungono da base a tutte le elaborazioni successive; i file sad sono a tutti gli effetti la base di tutto il sistema. AEDOS non permette in alcun modo la cancellazione/modifica di tali file, mentre ne permette sempre l'accesso in lettura. AEDOS permette di acquisire valori sia da sensori in maniera diretta (ad esempio: concentrazione ossigeno nell'aria, concentrazione anidride carbonica, temperatura dell'aria), sia da procedure di calcolo, basate anche su valori di sensori, basandosi sulla virtualizzazione dei canali di input. I valori di tutti i canali vengono acquisiti ad un frequenza di 12 misure/minuto e sono convertiti utilizzando funzioni di calibrazione definite separatamente per ciascun canale, validati e mediati ad ogni ora (media oraria) o mezz'ora (media semi-oraria). Le procedure di validazione sono aperte e configurabili a livello di progettazione dell'impianto, in modo da potersi adattare alle richieste dell'ente di controllo (virtualizzazione dell'output). Il sistema, inoltre, permette il calcolo delle tabelle necessarie alla valutazione del QAL3 e, di conseguenza, permette di sapere quando deve venire ritarato. Ogni dato acquisito, calcolato, nonché ogni evento accaduto all'interno del sistema AEDOS, viene memorizzato in forma sicura, persistente e non modificabile, in modo da garantire la permanenza dei dati per un determinato numero di anni (specificato in fase di progettazione dell'impianto). La virtualizzazione degli input e degli output, permette al sistema di essere facilmente espandibile e modificabile non solo a livello di validazione/calcolo, ma anche a livello strettamente hardware. L'utilizzo di sensori particolari, strumentazione di acquisizione con protocolli di comunicazione non standard, tecnologie di nuova concezione, ecc., prevede semplicemente l'implementazione del protocollo come driver virtualizzato e la sua registrazione all'interno di AEDOS (operazione permessa solo all'amministratore responsabile del sistema).

15 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 14/54 7 STRUTTURA DEI DATI L'accesso ai dati del sistema avviene attraverso interfaccia tcp/ip con protocollo http (sola lettura). Questo garantisce la possibilità di lettura dei dati da ogni sistema collegato via ethernet (con i corretti permessi di accesso alla rete) e, contemporaneamente, impedisce la modifica dei dati stessi memorizzati. I dati a disposizione si dividono in 2 categorie: 1. immediati 2. memorizzati Per dato immediato ci si riferisce a dati appena letti/calcolati dal sistema, tipicamente utilizzati per il monitoraggio del sistema stesso. Per dato memorizzato ci si riferisce a dati memorizzati e ufficiali del sistema. Sebbene i dati immediati vengano utilizzati da AEDOS per il calcolo dei memorizzati, dovrebbero essere utilizzati dal client solamente per la visualizzazione di stati immediati, e non per la loro analisi e memorizzazione. AEDOS, assicura la correttezza dei dati memorizzati internamente, lasciando a disposizione i dati immediati solamente come verifica visiva del sistema. In casi di congestione del sistema (a causa, per esempio, di congestione della rete ethernet) viene assicurato il corretto aggiornamento dei dati memorizzati, ma non l'immediato aggiornamento dei dati immediati (che potrebbero essere visualizzati con un ritardo anche superiore ai 10 secondi). Acquisizione AEDOS acquisisce ogni 5 secondi tutti i dati provenienti dai vari dispositivi; un dispositivo è visto come un'accoppiata valore analogico valore digitale, ma il sistema è liberamente programmabile per modificare questa iniziale classificazione (nel caso siano necessari elementi costituiti diversamente, ad esempio del tipo analogico-analogico-digitale). Ogni valore letto dal sistema viene trasformato secondo questa formula, per avere il risultato voluto: eng value x Ze = Fse Ze x Ze Fse valore letto dalla scheda di aquisizione electrical zero electrical fs 2 risultato = Spl2 eng + Spl eng + Zl Spl2 Spl Zl 2 nd degree span level span level zero level Per esempio: in una codifica 4/20mA, si utilizza solamente il termine lineare (niente termine di secondo grado): 4mA corrisponde una concentrazione di 0mg/m3 (zero vivo, in modo che se si leggono valori <4 si hanno, probabilmente, degli errori; per esempio il filo staccato), 20mA corrisponde a 100mg/m3. Allora: Ze= 4 Fse = (20 4) = 16 Spl = (100 0) = 100 Spl2= 0

16 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 15/54 Zl = 0 Memorizzazione Ogni dato acquisito e calcolato viene memorizzato nel momento stesso dell'acquisizione dello stesso su un sistema di memorizzazione affidabile e permanente nel tempo. I dati memorizzati sono mantenuti per un periodo di oltre 5 anni, in maniera completamente accessibile secondo i protocolli di accesso del sistema. Gestione I dati memorizzati sono classificati in strutture dati atte a permettere l'accesso veloce ai dati stessi. I dati (analogici e/o digitali) provenienti dai sensori sono acquisiti (campionati) ogni 5 secondi, e sono memorizzati all'interno del computer. AEDOS accede ai sensori attraverso un particolare protocollo di comunicazione, che permette di utilizzare ogni tipo di sensore che possa essere collegato al computer. I sensori possono interfacciarsi con il computer con qualsiasi protocollo esistente (seriale, tcp/ip, modem, parallelo, schede dedicate di acquisizione, modbus, profibus, ecc.). I dati memorizzati possono essere elaborati all'interno del sistema stesso, in maniera trasparente e liberamente ampliabile. I dati memorizzati sono salvati in un'architettura raid 1, che permette la ridondanza dei dati stessi e la loro ricostruzione in caso di guasti hardware. Per limitare l'occupazione di banda di rete tcp/ip tutti i dati sono compressi in formato gzip, tranne i dati odierni, accessibili in chiaro.

17 Rapporto CESI RICERCA Uso Pubblico ASV Ambiente e Sviluppo Sostenibile Approvato Pag. 16/54 8 FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA Il sistema è completamente programmabile in funzione dei sensori e dei dispositivi di interfacciamento con il computer. Ogni dispositivo di interfacciamento viene virtualizzato da AEDOS, in modo da rendere ogni sensore collegato allo stesso accessibile allo stesso modo dal sistema stesso. Questo processo viene detto virtualizzazione dell'hardware. Grazie a tale processo è possibile facilmente collegare ogni tipo di interfaccia al computer, se necessario scrivendo un apposito driver in linguaggio C++. Attualmente AEDOS supporta i seguenti driver: schede di acquisizione dati analogici compatibili con lo standard Comedi schede di acquisizione dati digitali compatibili con lo standard Comedi acquisizione dati analogici compatibili con lo standard seriale B11 acquisizione dati digitali compatibili con lo standard seriale B11 acquisizione dati attraverso protocollo seriale centraline di rilevamento dati Pirelli acquisizione dati analogici compatibili con lo standard seriale ADAM serie 4000 acquisizione dati digitali compatibili con lo standard seriale ADAM serie 4000 L'aggiunta di driver prevede due passi: 1. scrittura del driver stesso compatibile con il template fornito (estensione di una classe C++) 2. aggiunta del driver al sistema di acquisizione sincrono di AEDOS (modulo Emissioni) 8.1 Architettura hardware Dal punto di vista hardware, AEDOS è costituito da: 1. computer industriale 2. sistema operativo Linux ( o superiore) 3. insieme di sensori utilizzati 4. dispositivi di interfacciamento sensore/computer 8.2 Sistema di sviluppo utilizzato AEDOS è stato sviluppato utilizzando i seguenti sistemi: Eclipse in versione per la gestione dei progetti. Plugin CDT per Eclipse per lo sviluppo in C/C++, Apache web server, PHP, Java (per la gestione del sistema superaedos). 8.3 Accesso ai dati Nel sistema AEDOS sono a disposizione due tipologie di dati: 1. dati immediati 2. dati completi I dati immediati contengono solamente le ultime informazioni a disposizione (tra queste gli ultimi valori analogici memorizzati e le ultime medie calcolate). I dati completi contengono, invece, tutti i dati analogici e digitali memorizzati sin'ora, nonché tutti i dati derivati calcolati dai vari moduli programmabili. Tutti i file sono accessibili attraverso connessione http standard.

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