In recent years, the concept of the IoT (Internet of Things) is widely spreading, in every- day contexts but also in the ones related to Industry 4.0 and therefore to the concept of IIoT. The many advantages of the Revolution 4.0 are already known, and also a leading player such as ABB is adapting its circuit-breakers to them, equipping its products with communication modules that act as gateways, which already send the data relating to the switches to external supervision systems such as systems SCADA or PLC through eldbus communication protocols, but they also have the ability to interface with the cloud. The objective of this thesis consisted in a feasibility study about the possibility to develop a similar mechanism through the implementation of a wireless solution, in particular of a Mesh network with the Bluetooth Low Energy protocol. A solution of this type overcomes the intrinsic limits in wired solutions, guaranteeing a real-time remote monitoring of the electrical panels, preventing possible failures (predictive maintenance) or, even in the event of problems, ensuring continuity of service (selectivity). In the rst part of the work, after an analysis of the communication protocols currently available in ABB and an in-depth research followed by a careful comparative analysis of the various Low Energy wireless solutions supplied on the market, the focus on the Bluetooth proto- col has been placed. In the second part, therefore, a possible implementation of a BLE network among medium-low voltage electrical switches has been proposed, accompanied by experimental measurements performed in the company and critical observations re- lated to the limits of this approach. Finally, a series of further possibilities that can be developed in the future thanks to the use of this technology have been reviewed.

Negli ultimi anni, si sta ampiamente di ondendo il concetto dell'IoT (Internet of Things), in contesti quotidiani ma anche legati all'Industria 4.0 e quindi al concetto dell'IIoT. So- no ormai noti i molteplici vantaggi della Rivoluzione 4.0 a cui si sta adattando anche una realt a all'avanguardia come ABB attraverso i suoi interruttori, equipaggiati da moduli di comunicazione che fungono da gateway, che gi a inviano i dati relativi agli interruttori a sistemi di supervisione esterni come sistemi SCADA o PLC attraverso protocolli di co- municazione in bus di campo, ma hanno anche la possibilit a di interfacciarsi con il cloud. L'obiettivo di questa tesi e consistito in uno studio di fattibilit a circa la possibilit a di poter sviluppare un meccanismo analogo attraverso l'implementazione di una soluzione wireless, in particolare di una rete Mesh con il protocollo Bluetooth Low Energy. Una soluzione di questo tipo consentirebbe di superare i limiti intrinseci nelle soluzioni cabla- te, garantendo un monitoraggio a distanza in real-time dei quadri elettrici prevenendo possibili guasti (manutenzione predittiva) oppure, anche a guasti avvenuti, assicurerebbe continuit a di servizio (selettivit a). Nella prima parte dell'elaborato, dopo un'analisi dei protocolli di comunicazione attualmente impiegati in ABB ed una approfondita ricerca seguita da un'attenta analisi comparativa delle diverse soluzioni wireless Low Energy a disposizione sul mercato, e stato posto l'accento sul protocollo Bluetooth. Nella seconda parte, dunque, e stata proposta una possibile implementazione di una rete Mesh BLE tra gli interruttori elettrici a medio-bassa tensione, corredata da misure sperimentali in azienda ed osservazioni critiche sui limiti di tale approccio. In ne, sono state passate in rassegna una serie di ulteriori possibili applicazioni che potranno essere sviluppate in futuro grazie all'utilizzo di tale tecnologia.

IIoT : BLE mesh platform for low voltage circuit-breakers

MICCOLI, ANDREA;SANTORO, LEONARDO
2018/2019

Abstract

In recent years, the concept of the IoT (Internet of Things) is widely spreading, in every- day contexts but also in the ones related to Industry 4.0 and therefore to the concept of IIoT. The many advantages of the Revolution 4.0 are already known, and also a leading player such as ABB is adapting its circuit-breakers to them, equipping its products with communication modules that act as gateways, which already send the data relating to the switches to external supervision systems such as systems SCADA or PLC through eldbus communication protocols, but they also have the ability to interface with the cloud. The objective of this thesis consisted in a feasibility study about the possibility to develop a similar mechanism through the implementation of a wireless solution, in particular of a Mesh network with the Bluetooth Low Energy protocol. A solution of this type overcomes the intrinsic limits in wired solutions, guaranteeing a real-time remote monitoring of the electrical panels, preventing possible failures (predictive maintenance) or, even in the event of problems, ensuring continuity of service (selectivity). In the rst part of the work, after an analysis of the communication protocols currently available in ABB and an in-depth research followed by a careful comparative analysis of the various Low Energy wireless solutions supplied on the market, the focus on the Bluetooth proto- col has been placed. In the second part, therefore, a possible implementation of a BLE network among medium-low voltage electrical switches has been proposed, accompanied by experimental measurements performed in the company and critical observations re- lated to the limits of this approach. Finally, a series of further possibilities that can be developed in the future thanks to the use of this technology have been reviewed.
RAGAINI, ENRICO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
18-dic-2019
2018/2019
Negli ultimi anni, si sta ampiamente di ondendo il concetto dell'IoT (Internet of Things), in contesti quotidiani ma anche legati all'Industria 4.0 e quindi al concetto dell'IIoT. So- no ormai noti i molteplici vantaggi della Rivoluzione 4.0 a cui si sta adattando anche una realt a all'avanguardia come ABB attraverso i suoi interruttori, equipaggiati da moduli di comunicazione che fungono da gateway, che gi a inviano i dati relativi agli interruttori a sistemi di supervisione esterni come sistemi SCADA o PLC attraverso protocolli di co- municazione in bus di campo, ma hanno anche la possibilit a di interfacciarsi con il cloud. L'obiettivo di questa tesi e consistito in uno studio di fattibilit a circa la possibilit a di poter sviluppare un meccanismo analogo attraverso l'implementazione di una soluzione wireless, in particolare di una rete Mesh con il protocollo Bluetooth Low Energy. Una soluzione di questo tipo consentirebbe di superare i limiti intrinseci nelle soluzioni cabla- te, garantendo un monitoraggio a distanza in real-time dei quadri elettrici prevenendo possibili guasti (manutenzione predittiva) oppure, anche a guasti avvenuti, assicurerebbe continuit a di servizio (selettivit a). Nella prima parte dell'elaborato, dopo un'analisi dei protocolli di comunicazione attualmente impiegati in ABB ed una approfondita ricerca seguita da un'attenta analisi comparativa delle diverse soluzioni wireless Low Energy a disposizione sul mercato, e stato posto l'accento sul protocollo Bluetooth. Nella seconda parte, dunque, e stata proposta una possibile implementazione di una rete Mesh BLE tra gli interruttori elettrici a medio-bassa tensione, corredata da misure sperimentali in azienda ed osservazioni critiche sui limiti di tale approccio. In ne, sono state passate in rassegna una serie di ulteriori possibili applicazioni che potranno essere sviluppate in futuro grazie all'utilizzo di tale tecnologia.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/152528