Sistemi di archiviaizone per la smart city

Il concetto di Smart City (città intelligente) estende l’ormai grande campo applicativo dell’Internet of Things (IoT), ovvero Internet delle cose o meglio degli oggetti, Smart Objects dotati di una forma di “intelligenza” ed interconnessi tra loro.

Tuttavia, in Italia tale paradigma di controllo e gestione delle realtà urbane, a oggi, non viene ancora applicato in modo estensivo e diffuso ed è in via di implementazione solo in alcune grandi città come Milano, Firenze e Bologna.

Il modello di erogazione dei servizi per una Smart City prevede di tenere sotto controllo, con un processo di monitoraggio continuo, gli elementi costitutivi del tessuto urbano. Ad esempio:

  • illuminazione pubblica
  • ottimizzazione della distribuzione dell’energia elettrica (Smart Grid)
  • trasporti pubblici
  • parcheggi
  • acquedotti
  • infrastrutture stradali e segnaletica intelligente

La rilevazione dello stato delle suddette varie componenti viene poi impiegata per una gestione il più possibile razionale delle risorse (Smart city IoT).

Gli obiettivi primari sono il miglioramento della qualità della vita e una oculata gestione delle risorse energetiche e materiali disponibili.

Sensori per le Smart Cities

Al centro dei concetti di “città intelligente” e di gestione delle risorse energetiche, vi è il diffuso impiego di sensoristica atta a rilevare i più variegati aspetti della vita delle città. Tali sensori lavorano unitamente ai sistemi IoT della Smart City, che si avvalgono delle Smart App per realizzare la piena comunicazione tra amministrazioni pubbliche e cittadini.

Nel paradigma di Smart City e IoT vengono impiegati sensori per l’analisi della qualità dell’aria, che rilevano la presenza di inquinanti nell’ambiente (CO, ossido di zolfo, ossido di azoto, ozono, particolato, radon, benzene, asbesto, composti organici volatili VOC, ecc.). Inoltre viene effettuata un costante monitoraggio delle quantità di particolati PM10 e PM 2.5, secondo una procedura specificata dalle norme UNI EN12341/2001 ed UNI EN14907/2005 e i cui valori limite vengono specificati in microgrammi per metro cubo.

WD purple


Figura 1: Serie Western Digital Purple di hard disk ed unità a stato solido 3d nand ssd

Per la registrazione dei dati prodotti dal sistema IoT di gestione della Smart City sono richieste soluzioni di memorizzazione quali quelle di Western Digital visibili in figura 1, la serie Purple di hard disk Winchester e memorie Secure Digital WD QD101, unità a stato solido di tipo 3D NAND ssd a 96 livelli.

Si tratta di soluzioni progettate per rispondere a impieghi gravosi tipici dei workload nella videosorveglianza e della gestione dell’IoT Smart City 24/7, con temperatura di funzionamento estesa tra -25 ° C e + 85 °C  ed endurance aumentata.

L’interconnessione tramite rete di telefonia mobile e cellulare di quinta generazione 5G ha permesso l’adozione, poi, di sensori per il monitoring del traffico urbano, anche tramite l’integrazione di preesistenti sistemi di videosorveglianza distribuita, che, grazie all’adozione delle più moderne tecnologie di machine learning, sono in grado di implementare sistemi automatici di riconoscimento delle targhe e del flusso di veicoli.

Il sistema Smart City IoT può essere schematizzato tramite un modello a quattro strati, interconnessi e collegati tra di loro:

  1. Infrastrutture di calcolatori e sensoristica con l’impiego del già citato sistema 5G, connessioni senza fili Wi-Fi e Li-Fi, quest’ultima basata sull’impiego di LED.
  2. Sensoristica per la sicurezza degli edifici e Smart Monitoring dei consumi di energia elettrica, di acqua e gas metano tramite interconnessioni ad onde convogliate/rete telefonica GSM.
  3. Sensori IoT intelligenti in grado di elaborare i dati acquisiti.
  4. Smart City app e servizi Smart City per i cittadini.

I sensori IoT comunicano attraverso un insieme di tecnologie wireless quali:

  • Protocollo LoRa (Long Range) per interconnessione ad ampio raggio di sensori ed attuatori nell’IoT.
  • NB-IoT: standard di tecnologia di tipo LPWAN (low power wide area network), le cui specifiche appartengono al 3GPP[1] Release 13 (LTE Advanced Pro), a basso consumo di energia e bassa banda richiesta (200 kHz).
  • LTE (Long Term Evolution): standard di telefonia mobile successore dei sistemi GSM/UMTS, CDMA2000 e TD-CDMA (Time Division-Synchronous Code-Division Multiple Access)

Data Analytics at the edge e sul cloud

Il mondo degli “oggetti intelligenti” interconnessi alle reti di calcolatori (IoT) ha conosciuto un aumento vertiginoso del numero di dispositivi collegati (elettrodomestici, sistemi di controllo nei centri urbani). Tale quantità di smart object pone dei problemi alle imprese della Smart Cities, quali la loro identificazione univoca, la loro sicurezza informatica, oltre alla necessità di acquisizione continua di un grande volume di dati da analizzare e memorizzare.

Il concetto di big data analytics si inserisce nel contesto delle Smart Cities nel momento in cui vi è la necessità di sottoporre ad analisi (per estrarre trend, informazioni utili alla gestione e controllo) questa grande massa di dati in forma grezza.

Viene qui effettuata una distinzione in riferimento alla distanza dall’oggetto collegato: si parla di analytics on the edge allorché il processo di analisi viene condotto su di un insieme relativamente piccolo di dati, in prossimità del sensore, in grado di elaborare e memorizzare i dati localmente.

Secondo il paradigma di big data cloud analytics, invece, si opera su grossi insiemi di dati con una più elevata latenza nella comunicazione con sensori, attuatori, oggetti collegati alla rete IoT con datacenter, che servono sia per lo storage sia per la capacità di elaborazione dati e i molti client collegati tramite rete Internet.

Soluzioni per l’archiviazione dei dati nella Smart City

Il grande numero di dati generati a livello locale e remoto dai vari sensori, attuatori intelligenti, sistemi di videosorveglianza (spesso questi ultimi in grado di implementare complessi algoritmi di riconoscimento sia biometrico sia della tipologia/numero di autoveicoli in transito) richiede l’uso di sistemi di storage, archiviazione/memorizzazione dati a elevate prestazioni e affidabilità, siano essi nella forma del convenzionale hard disk a elevata capacità sia con flash memory o ssd a stato solido secondo il formato SD (Secure Digital) oppure di tipo e-MMC[1].

Western Digital offre un’ampia gamma di soluzioni di memorizzazione e data storage pensate per soddisfare le necessità delle moderne Smart Cities, soluzioni dalle elevate affidabilità e capacità di archiviazione.  



[1]Third Generation Partnership Project
[2]Embedded MultiMediaCard

Marco Franceschini