Monitoraggio dello stato strutturale dei tralicci di trasmissione elettrica con Dewesoft

Le sollecitazioni ambientali e l'invecchiamento strutturale influiscono costantemente sui tralicci di trasmissione elettrica, eppure la maggior parte dei cedimenti si verifica senza preavviso. Il monitoraggio continuo è l'unico modo affidabile per rilevare tempestivamente i cambiamenti e prevenire crolli improvvisi. Il sistema NEMOSENSE di Dewesoft consente il monitoraggio remoto e a lungo termine delle oscillazioni dei tralicci, convertendo il comportamento strutturale in informazioni utili attraverso l'elaborazione automatizzata e la segnalazione di allarmi basata sul cloud.

I tralicci di trasmissione possono cedere improvvisamente a causa di una combinazione di fattori ambientali e strutturali. I rapporti sui guasti ingegneristici identificano diverse cause scatenanti ricorrenti, tra cui:

• Instabilità delle fondazioni dovuta a inondazioni, frane o liquefazione del terreno.

• Corrosione nelle regioni costiere o industriali, che riduce la resistenza della sezione trasversale.

• Fatica dei materiali causata da decenni di carico ciclico dovuto al movimento indotto dal vento.

• Rimozione intenzionale di elementi strutturali, come il furto di controventature.

Molti tralicci si trovano in aree remote dove le ispezioni di routine sono difficili e i controlli visivi non sono in grado di rivelare il degrado interno latente, i bulloni allentati o i movimenti della fondazione allo stadio iniziale.

Perché il monitoraggio delle oscillazioni funziona

Ogni traliccio si comporta come un risonatore meccanico, vibrando a frequenze naturali determinate dalla sua geometria, dalla sua massa e dalla sua rigidezza strutturale. Sebbene il vento e il rumore ambientale sollecitino continuamente la struttura, le frequenze rimangono stabili finché il traliccio è integro.

Anche piccoli cambiamenti strutturali — come corrosione, allentamento dei giunti o perdita di controventature — possono causare variazioni misurabili in:

• Frequenze naturali

• Ampiezze delle oscillazioni

• Caratteristiche di smorzamento

Il monitoraggio continuo delle vibrazioni fornisce quindi un indicatore affidabile e non invasivo della salute strutturale, senza richiedere ispezioni fisiche o prove di carico.

Sfide del monitoraggio sul campo

L'implementazione di un monitoraggio a lungo termine dei tralicci richiede di affrontare diversi vincoli pratici:

• Assenza di alimentazione elettrica, che richiede l'uso di sistemi di accumulo di energia autonomi e ricarica solare.

• Copertura di rete limitata, con comunicazioni possibili solo tramite reti cellulari o collegamenti a bassa larghezza di banda.

• Condizioni ambientali esterne severe, come temperature estreme, umidità ed esposizione ai raggi UV.

• Installazione rapida e che non richiede competenze specialistiche, poiché l'accesso ai tralicci è limitato e il tempo a disposizione degli operatori è ridotto.

Questi requisiti escludono i sistemi di acquisizione dati cablati convenzionali e impongono una soluzione a basso consumo, progettata appositamente per il funzionamento non presidiato.

Panoramica del sistema NEMOSENSE

Il sistema NEMOSENSE di Dewesoft è un datalogger di vibrazioni integrato e un dispositivo IoT progettato per il monitoraggio strutturale permanente. L'unità combina un accelerometro triassiale MEMS a basso rumore, elaborazione a bordo e memorizzazione dei dati all'interno di una custodia sigillata con grado di protezione IP67, idonea per l'installazione all'esterno.

Il dispositivo elabora i dati sulle vibrazioni localmente — estraendo la frequenza naturale, lo spostamento picco-picco e gli indicatori statistici — prima di trasmettere i risultati a un server centrale tramite Ethernet o LTE.

È possibile alimentare i dispositivi NEMOSENSE in tre modi:

• PoE passivo (Power-Over-Ethernet) utilizzando il nostro iniettore di potenza.

• PoE attivo utilizzando uno switch Ethernet con funzionalità PoE.

• Batterie integrate tramite l'opzione con pacco batteria (NEMOSENSE-B).

Grazie a una batteria interna opzionale e a un pannello solare, NEMOSENSE può funzionare in modo autonomo per lunghi periodi. È possibile ricaricare la batteria interna tramite PoE.

System architecture and data flow

Più unità NEMOSENSE possono essere sincronizzate tramite NTP o GPS, consentendo il confronto dell'intera flotta all'interno delle reti di tralicci.

Architettura del sistema e flusso dei dati

Ogni unità NEMOSENSE esegue l'acquisizione del segnale e l'analisi preliminare all'edge. I dati vengono memorizzati internamente e trasferiti in modo sicuro al database di serie temporali Dewesoft Historian utilizzando il protocollo MQTT, non appena la connettività è disponibile.

I progettisti possono esaminare i dati in tempo reale o storici attraverso:

• Una dashboard basata sul web per la visualizzazione dei trend e dello stato a livello di flotta.

• DewesoftX software per analisi dettagliate e reportistica.

Il posizionamento GPS inserisce automaticamente ogni traliccio monitorato su una mappa, semplificando la gestione della flotta ed eliminando la configurazione manuale.

Distribuzione e installazione

L'installazione richiede solo il fissaggio del dispositivo e del pannello solare al traliccio tramite supporti magnetici o staffe, e l'accensione dell'unità. Non è necessaria alcuna configurazione in loco. Una volta attivato, il sistema:

• Acquisisce la posizione GPS e l'orario.

• Si connette alla rete mobile selezionata.

• Inizia a trasmettere gli indicatori di vibrazione al server centrale.

Grazie all'accelerometro a basso rumore, non è necessario effettuare l'installazione sulla sommità del traliccio, il che aumenta la sicurezza e riduce i tempi di montaggio.

I dispositivi NEMOSENSE sono dotati di una custodia in alluminio impermeabile con un connettore RJ45 Harting push-pull. L'involucro è progettato per il montaggio all'esterno, è completamente impermeabile e soddisfa il grado di protezione ambientale IP67.

La custodia per esterni ventila automaticamente l'aria per equalizzare la pressione interna con quella esterna, impedendo al contempo l'ingresso dell'acqua. Questa caratteristica prolunga la durata della guarnizione e aumenta la longevità della custodia stessa.

Spesso è utile correlare le oscillazioni con le condizioni ambientali; a questo scopo, NEMOSENSE offre l'opzione di integrare un sensore di temperatura ambiente e un anemometro per la velocità e la direzione del vento.

Benefici operativi

Il monitoraggio continuo con NEMOSENSE consente:

• Il rilevamento precoce del degrado strutturale tramite la deriva della frequenza (ad es. individuazione di bulloni allentati, corrosione e cedimenti delle fondazioni).

• Una minore necessità di ispezioni manuali e riparazioni di emergenza in località remote.

• Allarmi automatici in caso di comportamenti anomali.

• L'analisi dei trend storici per una manutenzione predittiva basata sui dati anziché su controlli periodici.

• Il confronto tra tralicci con geometria o sollecitazioni simili.

L'analisi lato server basata sull'intelligenza artificiale (AI) può migliorare ulteriormente il rilevamento delle anomalie su ampie reti infrastrutturali.

Conclusione

I tralicci di trasmissione dell'energia elettrica subiscono variazioni strutturali graduali che spesso passano inosservate fino al momento del guasto. Il monitoraggio continuo delle oscillazioni fornisce un metodo affidabile per identificare il degrado allo stadio iniziale senza ispezioni invasive.

NEMOSENSE offre una soluzione compatta, autonoma e collaudata sul campo per il monitoraggio a lungo termine e in tempo reale dei tralicci. Il dispositivo combina la misura delle vibrazioni a basso rumore, l'elaborazione a bordo e la trasmissione sicura dei dati all'interno di un sistema robusto e facile da implementare. Il risultato è un approccio moderno e scalabile alla gestione dello stato di salute delle infrastrutture, che garantisce operazioni più sicure, costi di manutenzione ridotti e processi decisionali guidati dai dati.