MONITORAGGIO REMOTO DI UN IMPIANTO DI DEPURAZIONE Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni TESI DI LAUREA MONITORAGGIO REMOTO DI UN IMPIANTO DI DEPURAZIONE Buongiorno Titolo tesi Azienda collaboratrice Candidato Gabriele Gasperoni Relatore Ing. Andrea Zanobini A.A. 2007-2008

Sommario Obiettivo della tesi Specifiche di progetto Il sistema progettato Visione d’insieme Dettaglio su ogni parte Simulazione di funzionamento Conclusioni Possibili sviluppi futuri

Obiettivo della tesi Progettare il sistema di monitoraggio remoto di un processo, sviluppandone gli aspetti essenziali 3

Specifiche di progetto Il sistema deve monitorare tutti i parametri fondamentali per il corretto funzionamento di un impianto di depurazione di acque reflue. 4

Specifiche di progetto In particolare, il sistema deve: Misurare le grandezze analogiche Acquisire i segnali digitali Visualizzare i dati su uno schermo Controllare i parametri acquisiti e segnalare eventuali allarmi Permettere il monitoraggio remoto 5

Il sistema progettato Componenti del sistema Funzionamento in breve del sistema La scheda acquisisce i segnali dai sensori presenti nell’impianto di depurazione Li elabora e, se necessario, interviene agendo con dei controlli automatici Dopodiché invia i segnali al computer tramite porta seriale Nel PC è installato uno strumento virtuale realizzato con LabView per visualizzare i dati in maniera semplice ed immediata Nel Pc è installato anche LogMeIn per il monitoraggio remoto Con LogMeIn è possibile vedere lo schermo del Pc dell’impianto da qualsiasi altro dispositivo in grado di visualizzare pagine web Pc con LabView e LogMeIn Pc o altro strumento con browser Web Impianto di depurazione RS 232 Scheda acquisizione Internet

L’impianto di depurazione Serbatoio di arrivo Calce Ossigeno Cloro Vasca di ossigenazione Serbatoio di uscita Fognatura Griglie di filtraggio Impianto di depurazione ipotizzato per la progettazione (intero impianto sarebbe stato fuori dagli obiettivi della tesi) Impianto costituito da tre vasche Gli scarichi provenienti dalle fogne vengono filtrate con delle griglie e poi arrivano nella prima vasca, il serbatoio di arrivo Solitamente le acque reflue sono acide. Nella prima vasca vengono quindi neutralizzate aggiungendo una sostanza basica, la calce Dopodichè i liquidi vengono rilanciati (gergo tecnico) alla seconda vasca, la vasca di ossigenazione Qui le acque vengono depurate dalle sostanze organiche tramite dei batteri detti fanghi attivi Questi batteri necessitano di una certa quantità di ossigeno per rimanere in vita e svolgere l’attività di depurazione. Infine i liquidi vengono inviati alla terza vasca, il serbatoio di uscita. Qui vengono disinfettati mediante l’aggiunta di cloro e resi disponibili come acque per l’irrigazione all’interno delle tre vasche sono presenti… Acque per irrigazione All’interno delle tre vasche sono presenti: Sensori (analogici) e rilevatori (digitali) per estrarre i parametri da monitorare Pompe per il circolo dei liquidi tra le vasche Pompe per la depurazione Interruttori comandati per l’accensione e lo spegnimento delle pompe

La scheda di acquisizione Come anticipato i dati vengono acquisiti da una scheda di acquisizione. Essa è stata progettata dall’azienda collaboratrice È dotata di ingressi e uscite analogiche e digitali. Ha un clock interno con un oscillatore al quarzo, una porta seriale per comunicare con il pc ed un microprocessore Il microprocessore è il cervello elettronico di tutto il sistema progettato. È stato programmato in linguaggio basic tramite la porta di programmazione, che consente di accedere al microprocessore senza togliere l’alimentazione dalla scheda

La scheda di acquisizione Il microprocessore è stato programmato per controllare automaticamente Acidità delle acque nel serbatoio di arrivo Concentrazione dell’ossigeno nella vasca di ossigenazione Livello della vasca di ossigenazione Concentrazione del cloro nel serbatoio di uscita Il controllo automatico avviene comandando attraverso le uscite digitali della scheda (dotate di un relé) l’accensione o lo spegnimento dei motori appropriati

Lo strumento virtuale realizzato Come anticipato è stato sviluppato uno strumento virtuale con LabView per visualizzare i dati sullo schermo di un pc LabView è un ambiente di sviluppo integrato. Il suo nome è l’acronimo in italiano di banco da lavoro di strumentazione virtuale per ingegneria. È un programma molto versatile e semplice da utilizzare, grazie al quale è possibile creare strumenti virtuali simili a quelli reali. La programmazione è di tipo grafico e avviene semplicemente collegando dei blocchetti (funzioni) con dei fili, anziché scrivere linee e linee di codice. Ogni programma realizzato con LabView è costituito da un’interfaccia utente, il front panel, e da uno schema a blocchi, il block diagram. Descrizione del front panel È possibile consultare tutti i parametri monitorati con un solo colpo d’occhio

Lo strumento virtuale realizzato Descrizione del block diagram, che contiene il codice di programmazione degli elementi presenti nel front panel Parentesi su come funziona la comunicazione tra scheda e pc

Il monitoraggio remoto Viene effettuato con il programma LogMeIn (shareware) Per mettere in pratica il monitoraggio remoto si è utilizzata il programma shareware LogMeIn Grazie al servizio di controllo remoto offerto da questo programma è possibile visualizzare lo schermo del pc dell’impianto da qualsiasi altro dispositivo in grado di aprire pagine web Il tutto avviene in tutta sicurezza semplicemente accedendo al sito internet dell’azienda americana produttrice del programma Descrizione figure

Simulazione di funzionamento Si vedranno varie possibili situazioni: Tutti i parametri monitorati sono nella norma Il livello della vasca di ossigenazione è basso Il livello del pH è troppo alto, la concentrazione dell’ossigeno è troppo bassa e quella del cloro è vicina al limite I serbatoi di calce e cloro sono in esaurimento Si accende l’interruttore termico di un motore

Simulazione di funzionamento Tutti i parametri monitorati sono nella norma

Simulazione di funzionamento Il livello della vasca di ossigenazione è basso

Simulazione di funzionamento Il livello del pH è troppo alto, la concentrazione dell’ossigeno è troppo bassa e quella del cloro è vicina al limite

Simulazione di funzionamento I serbatoi di calce e cloro sono in esaurimento

Simulazione di funzionamento Si accende l’interruttore termico di un motore

Conclusioni Le specifiche richieste sono state tutte soddisfatte Si è progettato un sistema per un processo reale, lasciando valide molte procedure anche per il monitoraggio di altri processi Grazie all’utilizzo di hardware economico e software evoluti, il sistema progettato è affine a quelli realmente utilizzati a livello industriale

Possibili sviluppi futuri Ampliamento del sistema progettato all’intero impianto di depurazione Segnalazione allarmi via posta elettronica o SMS Monitoraggio via web di più impianti di depurazione