Sistemi di monitoraggio e controllo in tempo reale nell ambito di attività a Rischio di Incidente Rilevante: il progetto Sa.S.I.A

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1 Atti del 31 Congresso Nazionale di Igiene Industriale A CURA DI: B.P. ANDREINI, M.C. APREA, M. CARRIERI, D.M. CAVALLO, C. COCHEO, R. D ANGELO, G. GINO, E. GRIGNANI, S. LUZZI, P. NATALETTI, G. PIZZELLA, C. SALA, G. SCIARRA Sistemi di monitoraggio e controllo in tempo reale nell ambito di attività a Rischio di Incidente Rilevante: il progetto Sa.S.I.A RAFFAELE D ANGELO (1), GENNARO BUFALO (2), LUCIANA CIMINO (3), FRANCESCO COLANGELO (4) (1) INAIL Contarp - Direzione Regionale per la Campania (2) INAIL Settore Ricerca, Certificazione e Verifica, Unità Operativa Territoriale, Napoli. (3) Assegnista presso il laboratorio della Contarp - INAIL Dir. Reg. Campania (4) Dipartimento per le Tecnologie, Università degli studi di Napoli Parthenope Riassunto Viene presentato, per uno stabilimento a rischio di incidente rilevante (RIR), uno sviluppo applicativo del progetto Sa.S.I.A (Safety System for Industrial Activities) basato sull integrazione flessibile di prodotti software e hardware a tecnologia avanzata (es. Micro-Electro-Mechanical-Systems, MEMS). Il progetto, partendo dalla positiva esperienza fatta con la realizzazione di un particolare Sistema di Sicurezza per i Cantieri (Si.S.Ca.), ha lo scopo di adattare tale sistema al settore industriale in modo da creare un processo operativo di costante monitoraggio e controllo, in tempo reale, dei rischi. Introduzione Per gli stabilimenti soggetti alla normativa Seveso (stabilimento RIR, Rischio di Incidente Rilevante) è indubbio che si riconosca, rispetto alle comuni aziende, tra i principali fattori distintivi per la prevenzione di un incidente, l importanza dei requisiti organizzativi e dell efficienza dei controlli preventivi sulla gestione dei rischi. Si realizza, in tal modo, un mutamento nella maniera di concepire i controlli di stabilimento dove al centro viene messa la ricerca di un monitoraggio sempre più pressante sulle attività e sui possibili rischi. In contesti di questo tipo è quindi proficuo ricercare l adozione di sistemi di sicurezza basati su nuove tecnologie. In questo scenario i sistemi Real Time Location System (RTLS) [1-9] si propongono come valida soluzione per favorire la riduzione della probabilità di accadimento degli eventi rischiosi in particolari ambienti di lavoro. Nell ambito di questa strategia, la Contarp Campania in collaborazione con l Università di Napoli Parthenope, ha avviato nel corrente anno il progetto Sa.S.I.A (Safety System for Industrial Activities), basato sull integrazione di moderne tecnologie nelle correnti procedure di sicurezza aziendale. Il progetto, partendo dalla positiva esperienza fatta con la realizzazione di un particolare Sistema di Sicurezza per i Cantieri (Si.S.Ca.), ha lo scopo di adattare tale sistema al settore industriale. Un obiettivo del progetto è la creazione di un sistema di supporto alle aziende, da un punto di vista formativo e operativo, di monitoraggio attivo nell ambito della sicurezza. In altri termini, avviare un servizio che aiuti l impresa nella gestione del controllo della sicurezza attiva, garantendo un affiancamento costante in tutte le fasi del processo. Proprietà letteraria riservata 2014 AIDII ISBN

2 L elemento distintivo del progetto è di integrare, attraverso uno studio prevenitivo rivolto alle specificità della singola azienda, prodotti software e prodotti hardware a tecnologia avanzata (es. Micro-Electro-Mechanical-Systems, MEMS) in modo da creare e ottimizzare un processo operativo di costante monitoraggio e controllo, in tempo reale, dei rischi. Data la peculiarità del sistema Sa.S.I.A di gestire le emergenze in modo automatico e in tempo reale, il progetto è stato esteso agli stabilimenti a Rischio di Incidente Rilevante (RIR). Il progetto Sa.S.I.A. Il progetto Sa.S.I.A. implementa, nell ambiente industriale, l architettura di un sistema di gestione e controllo che sarà utilizzato anche per aggiornare on-line il Documento di Valutazione dei Rischi dell Azienda. Il progetto si articola in tre fasi principali. Una prima fase di studio, provvede a integrare all interno della piattaforma Sa.S.I.A. le principali funzionalità sopra esposte. Una seconda fase, di sperimentazione, in ambiente industriale, permette l implementazione e la verifica di tutte le funzionalità sviluppate. Una terza fase integra lo studio metodologico e tecnologico della gestione del rischio con l applicabilità a livello aziendale. In questa fase è anche compresa una opportuna formazione e interazione con gli attori della sicurezza, soprattutto verso gli operatori che sono gli unici in grado di stabilire i vantaggi e le criticità. Per realizzare i controlli sopra descritti il sistema ricorre ai seguenti sottosistemi (hardware e software). 1. Sottosistema Infrastruttura di Rete; rete, in genere senza fili e/o cablata con fili, (Wireless Local Area Network, WLAN) che ha come requisito base quello di funzionare in alta affidabilità per assicurare una continuità di rilevamento. Il Sottosistema è strutturato in modo da consentire di prelevare i dati dal campo nel modo più idoneo a svolgere le diverse funzioni previste (batch o real-time). 2. Sottosistema Master-Slave; dei piccoli dispositivi elettronici, univocamente determinabili con una propria etichetta tag, trasmissibile tra i vari apparati in rete, possono essere fisicamente associati ai vari dispositivi di protezione individuali (DPI) presenti, Fig.1. Questi dispositivi elettronici facilmente indossabili, detti slave, sono riconosciuti da un altro, anch esso indossabile (in genere posto nel casco dell operatore), detto master. Il dispositivo master ha anch esso una etichetta, tag-master, che permette di identificare univocamente l operatore che indossa i DPI. Il master entra in rete e scambia informazioni con un computer di controllo e di gestione (Server) tramite un ulteriore dispositivo elettronico detto Bridge. È possibile anche, attraverso l utilizzo di un altro tipo di tag-slave effettuare il tracciamento dei macchinari o delle apparecchiature. 3. Sottosistema Varco e Hot Spot; un varco è una postazione che consente di acquisire, in automatico, l identità dell operatore (controllo degli accessi) tramite la lettura del tag-master. Con il varco si verifica, quindi, l abilitazione all accesso. Il varco può essere reale (portale di accesso all area) o virtuale (costituito da punti di controllo, come rilevatori di presenza, posti all interno dell area da controllare). L Hot-Spot è una postazione di verifica localizzata in opportune posizioni dell area operativa. Anche questi dispositivi sono connessi in rete al master e sono demandati prevalentemente alla funzione di seguire gli spostamenti della persona nell area controllata (tracking), alla generazione di allarmi, e alla rilevazione di difformità nell utilizzo dei DPI, sempre attraverso la rilevazione della presenza del tag-master nel proprio raggio di azione. 4. Sottosistema Anticollisione uomo-macchine; consente di rilevare e gestire dinamicamente la sicurezza nelle aree di pericolo attorno a mezzi in movimento. Si basa sull utilizzo di una tecnologia di tipo attiva, differente, quindi, dai sistemi di anticollisione passivi Proprietà letteraria riservata 2014 AIDII ISBN

3 perché è in grado di avvertire l operatore della presenza di personale in movimento intorno al mezzo (evitando così falsi allarmi dovuti a ostacoli fissi). Il sistema consente di creare la condizione ottimale in qualsiasi tipologia di applicazione grazie alla regolazione della potenza trasmessa che definisce la dimensione dell area di controllo a 360 attorno al mezzo, risolvendo quindi sia le problematiche di angoli ciechi, ma soprattutto segnalando opportunamente i rischi in caso di distrazioni e stanchezza. Fig. 1 Rappresentazione del sottosistema Master-Slave e Infrastruttura di Rete della piattaforma Sa.S.I.A. 5. Sottosistema rilevazione uomo a terra e della richiesta di soccorso; per sfruttare al meglio le possibilità offerte da un sistema che permette di affiancare il lavoratore durante l esecuzione di operazioni a rischio, si è deciso di integrare anche dei sensori di uomo a terra e un sistema di richiesta di soccorso manuale assegnabile a ogni operatore. Nel primo caso, grazie all integrazione di particolari accelerometri con modulo di trasmissione wireless, è possibile generare un allarme in tempo reale nel caso di un incidente che comporti l impossibilità, da parte della persona coinvolta, di inviare autonomamente una richiesta di aiuto (perdita di sensi). Le procedure di invio dei soccorsi potranno, quindi, essere attivate anche nel caso in cui nessuno sia presente all evento. Nel secondo caso è implementato nel sistema un dispositivo per la richiesta di aiuto manuale utile a velocizzare l avvio delle operazioni di soccorso abbattendo i tempi morti dovuti alla comunicazione dell incidente nel caso in cui esso avvenga in zone particolari dove non vi sia la possibilità di comunicazione radio o telefonica. Il dispositivo può anche essere associato all identificativo della persona in modo da sapere in anticipo se abbia particolari patologie in funzione delle quali organizzare al meglio l invio dei soccorsi. 6. Sottosistema rete a maglie (di tipo mesh) per il controllo dei parametri ambientali con uso di sensori specifici (Wireless Sensor Network); è costituita da un gran numero di nodi che fungono da ricevitori, trasmettitori e ripetitori. Questo tipo di infrastruttura è decentralizzata (non ci sono server centrali), relativamente economica, molto adattabile. Ha la possibilità di interfacciare fino a 800 sensori di parametri ambientali (gas, lel, voc, temperatura, ecc.) ed è integrata da allarmi di campo. La rete può essere resa ridondante per una maggiore sicurezza di rilevazione. Proprietà letteraria riservata 2014 AIDII ISBN

4 7. Sottosistema software per il controllo e l analisi dei dati; consente di gestire (tramite dei cruscotti) il monitoraggio delle situazioni, specialmente quelle che si verificano in prossimità di varchi effettivi o virtuali, con l eventuale segnalazione di anomalie relative anche ai parametri ambientali (monitorati dalla rete mesh). Poiché l efficienza dei sensori ha un ruolo fondamentale nell ambito dell architettura proposta, è necessaria la presenza di una opportuna stazione di Checkpoint (colonnina di lettura non ingombrante) che consente di verificare che tutti i sensori (tag master e slave) indossati dal personale siano funzionanti correttamente. È inoltre previsto lo sviluppo di opportuni algoritmi di correlazione tra i dati, che consentano di analizzare i tempi di permanenza, per zona, degli operatori in relazione alle infrazioni e ai parametri ambientali rilevati. Il sistema è flessibile e può assumere diverse configurazioni, in modo da risolvere diverse problematiche, da quelle semplici di base (es. rilevazione della sola presenza di persone) fino a integrare controlli di natura diversa sui parametri ambientali e sulle condizioni di prevenzione e protezione. Applicazione in sviluppo per uno stabilimento RIR Per quanto esposto è evidente l efficace applicazione a uno stabilimento RIR, specialmente nei confronti della attivazione e gestione di un Piano di Emergenza Interno (PEI) e di un eventuale Piano di Emergenza Esterno (PEE, di raccordo al PEI, così come previsto dalla normativa), ad esempio attraverso un allarme che li attivi automaticamente in tempo reale. Una prima applicazione per uno stabilimento RIR, dove viene utilizzata, come accumulatore di energia, una cella elettrochimica a elettrodi liquidi, è in fase di sviluppo. Le figure 2a e 2b evidenziano due diverse implementazioni per la sperimentazione del sistema Sa.SI.A. per questo tipo di industria. Nel seguito, per la brevità della trattazione, è riportato solo un sintetico commento delle due figure. Fig. 2 Aree di rischio, così come definite dal DPCM 25 febbraio 2005 per uno stabilimento RIR, e soggette all applicazione di un sistema Sa.SI.A.; delimitate da una antenna con un segnale di rilevazione in radiofrequenza (a), delimitate da una barriera di colonnine con doppia tecnologia di rilevazione infrarossi-microonde (b). Il sistema Sa.SI.A. in sperimentazione è stato configurato per essere applicato per il monitoraggio e il controllo, nello stabilimento RIR, di due delle tre aree definite dal Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri, D.P.C.M. 25 febbraio 2005 (Gazzetta Ufficiale n. 62 del Proprietà letteraria riservata 2014 AIDII ISBN

5 16 marzo 2005, S.O. n.40, Linee Guida per la predisposizione del piano d emergenza esterna di cui all articolo 20, comma 4, del decreto legislativo 17 agosto 1999, n. 334). Tali aree sono la prima zona di sicuro impatto (zona rossa), con effetti di elevata letalità per le persone, e la seconda zona di danno (zona arancione), in cui sono possibili danni gravi e irreversibili per le persone che non adottano le corrette misure di autoprotezione e anche danni letali per le persone più vulnerabili (bambini, anziani, ecc). Caso fig 2 a; l area viene delimitata da un antenna (raggio circolare di copertura) con un segnale in radiofrequenza (B). È previsto per il varco di accesso con barriera a doppia tecnologia di rilevazione infrarossi-microonde (A) un attivatore direzionale (illuminatore I) per il controllo e la verifica dell ingresso e dell uscita. Quando il tag-master viene a trovarsi nel raggio di azione dell illuminatore, quest ultimo gli invia un impulso che lo induce ad attivarsi e a trasmettere, oltre al suo identificativo (tag), alcuni dati significativi, come il tipo di DPI indossati, al bridge che li invia velocemente al server (centralina software). Tale server elabora l informazione e verifica se l identificativo del master è autorizzato all ingresso e se vi sono i DPI necessari. Questo avviene grazie al fatto che il tag-master comunica anche ad intervalli di tempo regolari con i suoi slave (posti in altri DPI da monitorare) e nel caso in cui non dovesse essere possibile instaurare un contatto con loro, il master trasmetterà alla centralina il dato di slave assente. Per un operatore che entra o esce dall area o si avvicina al varco vengono controllati il tag-master, di riconoscimento, e i tag-dpi. In caso di difformità, ad esempio dei DPI, si attivano degli allarmi e un operatore a distanza (ad es. addetto alla video sorveglianza), rimosse le condizioni di difformità, può disattivarli. È inoltre possibile sia il monitoraggio di parameri ambientali sia la attivazione del sottosistema uomo a terra. Caso fig 2 b; l area viene delimitata da colonnine che formano una barriera elettronica a doppia tecnologia infrarossa microonde (A). Un attraversamento della barriera crea una violazione di varco che viene trasmessa al server che può attivare eventualmente allarmi in locale (visivi e sonori) o in remoto attraverso messaggi mail o tramite cellulare (sms); così informato, un operatore a distanza (ad es. addetto alla video sorveglianza), rimosse le condizioni di difformità, può disattivarli. È inoltre possibile, anche in questo caso, il monitoraggio di parameri ambientali. Ringraziamenti: si ringrazia il Dott. Sandro Loffredo della Enginfo Consulting per il prezioso contributo fornito per la realizzazione del presente lavoro. BIBLIOGRAFIA 1. Magnani G.A. Tecnologie dei sistemi di controllo, McGraw-Hill, Propagazione e Pianificazione LM/20_uwb.pdf 3. reti satellitari.ppt Zaccomer A., Sistemi radar per la localizzazione ed il riconoscimento: stato dell arte e analisi sperimentale di applicazione UWB, Thesis, scuola di ingegneria e architettura, Forlì, a.a. 2012/ Malik A., RTLS for Dummies, Indianapolis, Indiana, Wiley Publishing. Inc., d Angelo R., Russo E., Marone P., Cimino L., Lucci A., Utilizzo di tecnologie RTLS (Real Time Location Systems), nell ambito dei cantieri edili per la corretta gestione della sicurezza sul lavoro, Atti 18 convegno di igiene industriale Le giornate di Corvara, Bolzano, Marzo d Angelo R., Russo E., Marone P., Mura P., Accardo G., Cimino L., Sistemi di rilevazione in tempo reale per la valutazione dei rischi nei cantieri di scavo di gallerie, Atti 29 congresso Nazionale AIDII, Pisa, Giugno Proprietà letteraria riservata 2014 AIDII ISBN