Sensoristica per infrastrutture stradali

Ogni metro di carreggiata può diventare un dato verificabile

TechVoyageRoad progetta, installa e mantiene reti di sensori per autostrade, tangenziali e viabilità provinciale. Misuriamo flussi, carichi, condizioni del manto e comportamento delle opere d’arte, e consegniamo al gestore un dato tracciabile fino al singolo nodo di campo.

Campionamento dinamico
100–200 Hz

Intervallo di lavoro degli accelerometri MEMS impiegati sul monitoraggio delle opere d’arte.

Alimentazione dei nodi
Fotovoltaico + LiFePO₄

Accumulo dimensionato sull’irraggiamento reale del sito e sul periodo più sfavorevole dell’anno.

Trasmissione
LoRaWAN · NB-IoT · fibra

Il profilo si sceglie sul bilancio di collegamento, non sul catalogo del fornitore.

Tratto autostradale a più corsie ripreso al tramonto, con carreggiata strumentata
Si misura, non si stima
Nessuna ripresa video
Dato aperto ed esportabile
Manutenzione programmata

Metodo

Come nasce un impianto

Cinque fasi con esiti verificabili. La durata di ciascuna dipende dal sito e dalla finestra di cantiere concessa, ma l’ordine non cambia mai: senza rilievo non c’è progetto, senza taratura non c’è misura.

  1. Fase 01

    Rilievo

    Sopralluogo con il gestore, verifica della sezione stradale, dello stato della pavimentazione, delle interferenze e della disponibilità di alimentazione e copertura radio.

  2. Fase 02

    Progettazione

    Scelta della famiglia di sensori, calcolo del bilancio energetico dei nodi, definizione del piano di indirizzamento e del profilo di trasmissione.

  3. Fase 03

    Installazione

    Posa in cantiere notturno o con corsia deviata: taglio e sigillatura delle spire, carotaggi per i magnetometri, staffaggio dei radar, cablaggio agli armadi di campo.

  4. Fase 04

    Taratura

    Verifica in sito con veicoli di riferimento, allineamento degli orologi, correzione delle soglie di classificazione e collaudo della catena di trasmissione.

  5. Fase 05

    Esercizio

    Telemetria continua, controllo di plausibilità sui dati, manutenzione programmata e aggiornamento firmware con finestra concordata.

Dati e centrale operativa

La catena che porta l’impulso di spira al sinottico

Fra il passaggio di un asse e la decisione di accendere un pannello a messaggio variabile ci sono sei passaggi. Ognuno può degradare il dato, e ognuno deve poter essere ispezionato a posteriori: per questo marchiamo ogni record con l’identificativo del nodo, l’istante UTC e la versione del firmware che l’ha prodotto.

  • AcquisizioneIl sensore converte una grandezza fisica in un evento datato con risoluzione al millisecondo.
  • TrasmissioneIl concentratore di campo bufferizza localmente e ritrasmette quando il collegamento torna disponibile.
  • ValidazioneControlli di plausibilità su velocità, distanziamento e coerenza fra corsie marcano i record sospetti anziché scartarli in silenzio.
  • AggregazioneIntervalli a 1, 5, 15 e 60 minuti, con conservazione del dato per singolo veicolo dove il gestore lo richiede.
  • SupervisioneIl SCADA confronta gli indicatori con le soglie e genera l’evento, con registro delle attivazioni.
  • DiffusioneMessaggio sul pannello, notifica alla sala e, dove previsto, DENM verso i veicoli cooperativi.
Postazione di una centrale operativa con schermi di supervisione del traffico
Postazione di supervisione: sinottico di rete, gestione degli eventi e comando dei pannelli in un unico ambiente.

Schede tecniche

Tre famiglie di sensori a confronto

Non esiste una tecnologia migliore in assoluto: esiste quella compatibile con la sezione stradale, con la finestra di cantiere e con la grandezza che serve davvero misurare. I valori riportati sono intervalli tipici di progetto, da verificare sul sito.

Confronto sintetico — parametri di progetto tipici
Parametro Spira induttiva Magnetometro AMR Piezoelettrico WIM
Grandezza misurata Presenza, occupazione, velocità e lunghezza con coppia di spire Presenza e passaggio, velocità con coppia di nodi sincronizzati Carico dinamico per asse, distanza fra assi, massa totale stimata
Principio di funzionamento Variazione di induttanza dell’anello alla presenza di massa metallica Perturbazione locale del campo magnetico terrestre Generazione di carica elettrica proporzionale alla sollecitazione
Alimentazione Da armadio di campo, 230 V con gruppo di continuità Batteria al litio interna, nodo autonomo Da armadio di campo, elettronica di condizionamento dedicata
Protocollo di trasmissione Cablato verso il concentratore, poi fibra o NB-IoT LoRaWAN EU868 o radio proprietaria sub-GHz verso gateway Cablato, elaborazione locale e invio dei record per veicolo
Intervallo di campionamento Scansione dell’anello nell’ordine del kilohertz Da 32 Hz a 128 Hz secondo il profilo energetico impostato Da 1 kHz a 10 kHz per ricostruire il picco di carico
Grado di protezione Cavo e giunzione annegati e sigillati, IP68 sulla parte interrata Involucro IP68, foro carotato richiuso con resina Sensore annegato in resina, morsettiera in pozzetto IP67
Manutenzione attesa Verifica annuale dell’induttanza; vulnerabile a fessurazione e rifacimento del tappeto Sostituzione del nodo a fine vita della batteria; nessun intervento in carreggiata nel frattempo Ritaratura periodica con veicolo di riferimento; sensibile a ormaie e cedimenti del supporto

Interoperabilità

Il dato esce dall’impianto nel formato che Le serve

Un impianto che parla una sola lingua proprietaria invecchia male: alla prima gara di manutenzione il gestore si ritrova prigioniero del fornitore. Progettiamo l’uscita dei dati prima dell’ingresso.

C-ITS

Generazione di messaggi DENM e IVIM a partire dagli eventi rilevati, secondo i profili ETSI EN 302 637-3 e TS 103 301.

SCADA

Integrazione con i sistemi di supervisione esistenti via OPC UA, Modbus TCP e IEC 60870-5-104.

LoRaWAN

Nodi in banda EU868 con adattamento dinamico dello spreading factor e rispetto del ciclo di lavoro dell’1%.

NB-IoT

Telemetria 3GPP Rel-13 con PSM ed eDRX per i nodi lontani dai gateway di proprietà.

API REST

Interfaccia documentata con autenticazione OAuth 2.0, paginazione e marcatura temporale UTC su ogni record.

Esportazione CSV

Estrazioni pianificate in CSV e Parquet con dizionario dei campi allegato, pronte per l’ufficio traffico.

GIS

Pubblicazione dei layer in WFS e GeoJSON, con progressiva chilometrica e coordinate in EPSG:6707.

Pannelli a messaggio variabile

Comando dei PMV a partire da soglie configurabili, con registro delle attivazioni e revoca automatica.

Dicono i gestori

Due voci dal lato di chi tiene aperta la strada

Il valore non è stato il conteggio in sé: quello lo avevamo già. È stato poter dire, davanti a una contestazione, da quale nodo veniva il numero, con quale firmware e quando era stato tarato l’ultima volta.

Responsabile manutenzione, concessionaria autostradale

Avevamo tre sistemi che non si parlavano e un ufficio che passava le giornate a riconciliare fogli di calcolo. Il passaggio a un’unica esportazione con dizionario dei campi ci ha restituito quel tempo.

Funzionario tecnico, servizio viabilità provinciale

Domande ricorrenti

Quello che ci chiedono prima di firmare

Quanto dura la chiusura della corsia durante l’installazione?

Dipende dalla tecnologia. Una coppia di spire induttive richiede taglio, posa, sigillatura e maturazione del sigillante: la corsia resta interdetta per l’intera lavorazione notturna. Un magnetometro wireless si installa in un foro carotato di piccolo diametro e riduce sensibilmente il tempo di occupazione. Radar e sensori laser laterali, infine, si montano su palo o su portale senza toccare la carreggiata: sono la scelta obbligata quando la deviazione del traffico è impraticabile.

I vostri impianti riprendono immagini o leggono le targhe?

No. Le famiglie di sensori che installiamo — spire, magnetometri, piezoelettrici, radar Doppler e a scansione — restituiscono grandezze fisiche: presenza, occupazione, velocità, lunghezza, numero e carico degli assi. Non producono immagini né identificativi del veicolo, quindi il trattamento non riguarda dati personali ai sensi del Regolamento (UE) 2016/679. Dove il gestore richieda anche la lettura targhe per finalità proprie, il sottosistema resta separato e con una base giuridica autonoma.

Con quale accuratezza si misura il peso in movimento?

La pesatura dinamica si valuta secondo le classi della specifica europea COST 323, che descrivono l’errore ammesso sul carico per asse e sulla massa totale. L’accuratezza raggiungibile dipende molto più dal supporto che dal sensore: servono una pavimentazione rigida e planare, un tratto rettilineo, pendenza contenuta e velocità stabile. Su un sito idoneo e con taratura eseguita con veicolo di riferimento si ottengono risultati adatti al pre-selezionamento dei mezzi da avviare al controllo; per usi sanzionatori serve invece uno strumento omologato e verificato metrologicamente.

Quanto dura la batteria di un nodo autonomo?

Il bilancio energetico si calcola in fase di progetto, non si dichiara a priori. Entrano nel conto la frequenza di trasmissione, lo spreading factor imposto dalla distanza dal gateway, la corrente di riposo dell’elettronica e la temperatura di esercizio, che sulle batterie al litio incide parecchio. Nei nodi con pannello fotovoltaico dimensioniamo l’accumulo LiFePO₄ sul periodo più sfavorevole dell’anno e sull’irraggiamento reale del sito, ombreggiamenti compresi.

Il sistema è compatibile con la centrale operativa che già usiamo?

Nella quasi totalità dei casi sì. Esponiamo i dati su OPC UA, Modbus TCP e IEC 60870-5-104 per il mondo della supervisione, e su API REST con autenticazione OAuth 2.0 per gli applicativi gestionali. Se la centrale esistente non prevede un canale adatto, forniamo un concentratore di campo che fa da adattatore di protocollo e mantiene lo storico locale in caso di caduta del collegamento.

Che rapporto c’è fra i vostri impianti e le Linee Guida sui ponti esistenti?

Le Linee Guida approvate con decreto ministeriale organizzano la gestione dei ponti in livelli successivi di approfondimento, dal censimento fino alla valutazione accurata, e assegnano a ogni opera una classe di attenzione. Il monitoraggio strumentale non sostituisce le ispezioni visive né l’analisi documentale: le integra, fornendo la serie temporale che consente di verificare se un difetto rilevato evolve. Progettiamo l’impianto a valle della classe di attenzione assegnata dal gestore, non prima.

Come gestite gli aggiornamenti di sicurezza?

Con un processo scritto e concordato. Ogni componente ha una distinta software mantenuta aggiornata, gli aggiornamenti firmware sono firmati e verificati dal nodo prima dell’applicazione, le finestre di intervento sono programmate con il gestore e ogni modifica è tracciata. La direttiva NIS2 e la sua norma di recepimento hanno reso questi obblighi parte del progetto, non un’aggiunta successiva: segmentazione delle reti, gestione delle identità, registrazione degli eventi e procedure di notifica degli incidenti si definiscono insieme all’architettura.

Parliamo del Suo tratto, non di un catalogo

Ci mandi la progressiva chilometrica, la sezione stradale e la domanda a cui deve rispondere. Le diciamo quale famiglia di sensori ha senso e quale no, anche quando la risposta è che l’impianto esistente basta già.

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