Collegare il controllo del risciacquo igienico al BMS

Perché collegarsi

Una prima ragione è la tracciabilità. Un edificio con diverse centinaia di punti di erogazione controllati genera diverse centinaia di piccoli registri, e la raccolta centralizzata è la differenza tra un operatore che risponde in pochi secondi a una domanda su un determinato punto di erogazione in una data specifica, e qualcuno che percorre il sito con una torcia.

Oltre a questo, il collegamento trasforma la scoperta in segnalazione. Una batteria in prossimità di fine vita, o un ciclo che non si è avviato, vale la pena conoscerli nel momento in cui accadono, non alla successiva ispezione. Ciò che può generare un allarme dipende interamente da ciò che il dispositivo riporta: un contatto pulito dimostra soltanto che un segnale è stato inviato, mentre un collegamento seriale trasmette solo i parametri e gli eventi che la sua mappa di registri o punti implementa.

Elimina inoltre la scala a pioli dalle modifiche di routine. Regolare un intervallo su un’intera ala dell’edificio, sfalsare i cicli per evitare il risciacquo igienico simultaneo di un’intera colonna montante, o cambiare regime quando varia l’occupazione: tutto questo si fa dallo stesso punto da cui si gestisce il resto dell’impianto.

Il non-motivo è che il collegamento non rende il regime più corretto. Un sistema in rete con una durata mal scelta scambierà troppo poca acqua, oppure la spreca, in ogni punto di erogazione che controlla. Le impostazioni idrauliche vanno definite correttamente per prime.

Che cosa viene effettivamente scambiato

L’insieme di dati è ridotto.

Si tratta di una manciata di registri o oggetti per punto di erogazione. Lo sforzo ingegneristico non sta nel payload. Sta nell’indirizzamento e nella messa in servizio, e nel budget energetico ovunque i dispositivi funzionino a batteria.

Il panorama dei protocolli

Gli edifici non sono mai a foglio bianco, e il protocollo al vertice dello stack è di norma già deciso prima che qualcuno specifichi un rubinetto.

BACnet è un protocollo di automazione degli edifici ampiamente diffuso a livello di supervisione, in particolare nei patrimoni immobiliari commerciali e istituzionali, ed è un obiettivo comune per tutto ciò che deve comparire accanto ai sistemi HVAC ed energetici.

Modbus è un’opzione comune a livello di dispositivo e di centralina. Le implementazioni sono ampiamente disponibili su entrambi i lati del collegamento, nei dispositivi ai punti di erogazione e nelle centraline e nei gateway che raccolgono i dati da essi, il che lo rende un modo pratico per portare i dati a livello di punto di erogazione fino a qualcosa che parla il protocollo dell’edificio.

KNX viene utilizzato principalmente per l’automazione di ambienti ed edifici, inclusi illuminazione, tapparelle e controllo degli ambienti, e si trova sia in edifici commerciali e hotel sia in ambito residenziale. Nelle applicazioni idriche, la documentazione KNX si concentra su rilevamento perdite, misurazione dei consumi, monitoraggio della portata e intercettazione, piuttosto che sul risciacquo igienico programmato. Va trattato come obiettivo di integrazione secondario nei progetti che già utilizzano KNX per l’automazione degli ambienti, raggiunto tramite un gateway o una centralina locale, piuttosto che come protocollo a livello di punto di erogazione.

I protocolli di misurazione e i protocolli wireless a basso consumo compaiono ai margini della rete, in particolare dove i dispositivi sono alimentati a batteria e la cablatura è impraticabile.

Ne derivano due considerazioni pratiche. Una centralina al punto di erogazione raramente deve parlare essa stessa il protocollo di supervisione; deve piuttosto raggiungere qualcosa che lo parli. E la scelta del protocollo è di norma ereditata dall’edificio, per cui un prodotto con un’interfaccia semplice a livello di dispositivo e un percorso tramite gateway si adatta a più progetti rispetto a uno vincolato a un unico protocollo di supervisione.

Come si collegano i dispositivi

Sono comuni quattro configurazioni.

Contatto o ingresso digitale. La centralina attiva un’uscita quando un ciclo è in corso, e una centralina locale, un PLC o un modulo di ingresso la conta e le assegna una marca temporale. Il collegamento è un’uscita verso un ingresso, per cui c’è poco da configurare e poco che possa andare storto nel collegamento stesso. Non trasmette inoltre né parametri, né stato del dispositivo, né diagnostica, per cui risponde soltanto se i cicli vengono comandati, e nient’altro.

Bus di campo seriale. Il dispositivo si trova su un bus insieme ad altri e risponde a un indirizzo, dando accesso a tutti i parametri e gli eventi che la sua mappa implementa. Applicabile dove la cablatura esiste già o può essere posata in una colonna montante.

Centralina locale con collegamento a monte. I dispositivi ai punti di erogazione riportano a una piccola centralina che serve una zona, la quale aggrega i dati e parla il protocollo dell’edificio verso monte. Questo mantiene semplici i dispositivi ai punti di erogazione e concentra la complessità in un unico punto per zona.

Wireless verso un gateway. Dove la cablatura è l’ostacolo, il che spesso coincide con la situazione in cui il dispositivo è alimentato a batteria, un collegamento radio a basso consumo verso un gateway è la risposta pratica, con il sopralluogo e il lavoro di copertura che questo comporta. La radio è di norma gestita da un modulo anziché essere integrata nella centralina al punto di erogazione, il che mantiene aperta la scelta della tecnologia wireless: la stessa centralina può trovarsi dietro moduli radio diversi a seconda di quanto richiesto da un progetto o da un mercato, invece di vincolare il prodotto a un’unica tecnologia per tutta la sua vita utile.

L’energia definisce l’architettura

È il vincolo che separa una specifica che funziona da una che delude.

Un dispositivo al punto di erogazione alimentato da rete può mantenere un’interfaccia attiva, rispondere prontamente e comportarsi come qualsiasi altro dispositivo di campo. A batteria, disponibilità e latenza si pagano in energia, e la progettazione deve decidere quanto vuole di ciascuna. Le reti a basso consumo gestiscono questo compromesso in modi diversi: finestre di ricezione programmate a orari concordati, polling periodico avviato dal dispositivo, oppure una connessione permanente a basso carico dove la radio e il protocollo lo consentono.

Le conseguenze per una specifica sono pratiche, non esotiche. Una risposta immediata a un’interrogazione non programmata potrebbe non essere disponibile. I comandi possono essere accodati a livello centrale e raccolti dal dispositivo alla finestra successiva. La gestione del tempo deve tenere conto del fatto che il dispositivo non è sincronizzato in modo continuo. E l’intervallo di segnalazione stesso diventa una decisione energetica, non una preferenza: segnalare ogni evento tempestivamente costa di più che raggrupparli.

Nulla di tutto ciò esclude i dispositivi a batteria connessi. Significa però che una progettazione che presuppone un comportamento di polling continuo non garantirà l’autonomia richiesta dalla specifica. Dove la segnalazione non è realmente necessaria, mantenere autonomi i dispositivi a batteria resta una risposta legittima.

La messa in servizio è il vero lavoro

Integrare un singolo punto di erogazione è un compito circoscritto con un metodo noto, e la documentazione dell’interfaccia fornisce la maggior parte di quanto serve. Su diverse centinaia, lo stesso lavoro diventa un progetto, perché lo sforzo si sposta dall’interfaccia all’identità e alla configurazione di ogni singolo dispositivo.

Ogni dispositivo necessita di un indirizzo e di un identificativo di ubicazione che abbia un significato per l’operatore, in modo che un allarme si legga come un ambiente e un apparecchio, non come un numero di nodo. I parametri differiscono da un punto di erogazione all’altro perché i volumi dei rami differiscono, anche dove il sito lavora con un numero ridotto di profili di regime standard. La temporizzazione dei cicli va coordinata su tutto l’edificio: sfalsata per distribuire la domanda, oppure raggruppata dove il regime applicabile o la progettazione idraulica richiede una velocità di flusso minima nelle tubazioni condivise, il che è realizzabile solo dove la portata combinata è stata verificata. E la corrispondenza tra i punti del dispositivo e gli oggetti del sistema dell’edificio va costruita e verificata una volta per tipo di punto, per poi essere replicata.

Due fattori riducono sensibilmente questo lavoro. I dispositivi consegnati con i parametri già impostati prima della spedizione si comportano correttamente fin da subito dove i valori sono già noti, sebbene il volume del ramo installato e la portata effettiva restino comunque da verificare in loco. E una mappa dei punti coerente su tutti i dispositivi significa che l’integrazione viene costruita una sola volta anziché per ogni tipo di apparecchio.

Sicurezza, in breve

Le centraline ai punti di erogazione si trovano su reti insieme a sistemi più sensibili, ed è proprio questa vicinanza il punto centrale.

Occorre mantenere il livello di campo segmentato rispetto alla rete IT generale, non esporre i gateway direttamente a Internet, modificare le credenziali predefinite e trattare l’accesso remoto ai parametri come una funzione privilegiata e non come una comodità. Dove un sistema offre l’accesso cloud, va chiarito che cosa esce dall’edificio e chi può accedervi. Un dispositivo non segmentato va considerato come una possibile via d’accesso verso altri sistemi, e la progettazione deve tenerne conto.

Come si presenta una buona integrazione

Valutata in esercizio piuttosto che in fase di messa in servizio, una buona integrazione non si fa notare. I cicli compaiono come eventi associati a punti di erogazione identificati per nome. Le condizioni che il dispositivo è realmente in grado di rilevare generano allarmi con un contesto sufficiente a inviare qualcuno sul posto. I parametri possono essere riletti, cosicché il registro mostra su cosa era impostato il dispositivo e non ciò che riporta un disegno. E si degrada in modo ragionevole: quando la rete non è disponibile, i dispositivi ai punti di erogazione continuano a eseguire i propri regimi, perché il regime appartiene al dispositivo e non alla rete.

Il collegamento dovrebbe aggiungere supervisione a un sistema che funziona già anche senza di esso.