ITALIANO

1. Architetture di telecontrollo e supervisione reti
2. Concetti generali di metrologia
3. Strumentazione di misura per sistemi di telecontrollo
4. Elementi di contabilizzazione del calore (dispense)
5. Elementi di domotica ed edifici intelligenti (dispense)
6. Elementi di telelettura dei contatori d’utenza (dispense)
7. Elementi di monitoraggi della qualità dell’aria (dispense)

Appunti dalle lezioni.

- F. Cascetta: Sistemi di telecontrollo di reti di pubblica utilità – Reti Idriche, Franco Angeli Editore, Milano, (2003).

- F. Cascetta, P. Vigo: Introduzione alla metrologia, Liguori Editore, Napoli, 1988.

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni relative ai concetti di monitoraggio e telecontrollo delle reti tecnologiche geograficamente distribuite, sistemi e metodi di misura delle principali grandezze idrauliche, termo-fluidodinamiche e ambientali.
Al termine del corso, lo studente deve:
1) conoscere e saper descrivere le principali architetture dei sistemi di telecontrollo delle reti di pubblica utilità; conoscere e saper selezionare gli idonei strumenti di misura nelle principali applicazioni dell'ingegneria civile/ambientale e industriale;
2) possedere capacità di comprensione nella lettura e studio di libri di testo specialistici e riviste nel settore dei sistemi di supervisione (SCADA);
deve essere capace di applicare le conoscenze acquisite e le capacità di comprensione in maniera tale da dimostrare un approccio professionale; possedere le competenze adeguate per individuare e risolvere problematiche di misura, controllo e monitoraggio nelle applicazione civili/ambientali e industriali.

Lo studente deve essere in possesso degli strumenti basilari della fisica e della matematica, della termodinamica applicata, della trasmissione del calore e dell'idraulica/fluidodinamica.

Le lezioni frontali sono articolate tipicamente in moduli da 2 o 3 ore e sono tenute dal docente del corso. Le lezione frontali sono prevalentemente di tipo teorico; vengono illustrati agli studenti a scopo esemplificativo alcune applicazioni e casi pratici.

L'esame consta in una sola prova finale orale. Al termine del colloquio orale avverrà la valutazione finale sui seguenti criteri:
- verifica dell'apprendimento di un argomento nell'ambito della parte 'Sistemi di Telecontrollo' (vedi programma)
- verifica dell'apprendimento di un argomento nell'ambito della parte 'Misure di energia termica' o 'Contabilizzazione del calore'(vedi programma)
- verifica dell'apprendimento di un argomento nell'ambito della parte 'Misure di portata' (vedi programma)
- verifica dell'apprendimento di un argomento nell'ambito della parte 'Domotica e automazione degli edifici' (vedi programma)
- verifica dell'apprendimento di un argomento nell'ambito della parte 'Analizzatori qualità dell'aria' (vedi programma)

Il docente è disponibile, nell'orario di ricevimento o via email (Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.), a fornire materiale didattico di supporto ai testi ufficiali per eventuali approfondimenti.

1. Architetture di telecontrollo e supervisione reti

Architettura generale di un sistema di monitoraggio. Posto centrale (sala controllo del centro di supervisione). Mezzi trasmissivi (supporti di comunicazione). Campo o periferia. Apparati da centro ed apparati periferici. Dislocazione dell’intelligenza: centralizzata o distribuita. Funzioni principali dei sistemi di monitoraggio e di supervisione. Integrazione tra sistemi di monitoraggio e la cartografia computerizzata (SIT o GIS). Modalità di colloquio tra centro e periferia. Ridondanza e affidabilità. Protocolli di comunicazione di campo e di impostazione centrale. Reti di telecomunicazione fisse e mobili; reti cablate/ reti wireless; indicatori di prestazione;economia di scala e di scopo tra sistemi di supervisione di servizi di pubblica utilità che insistono in un medesimo territorio

2. Concetti generali di metrologia

Definizione del concetto di misurazione; misure dirette ed indirette. Configurazione generalizzata degli strumenti di misura. Incertezze di misura e loro classificazione. Distribuzione dei risultati di misura. Analisi delle incertezze. Legge di propagazione delle incertezze. Prestazioni statiche e dinamiche degli strumenti di misura: strumenti del primo e del secondo ordine.

3. Strumentazione di misura per sistemi di telecontrollo

Sensori di misura della portata: richiami di fluidodinamica, equazioni del moto, teorema di Bernoulli. Misuratori venturimetrici (a pressione differenziale), magnetici e ad ultrasuoni. Principio fisico di funzionamento; caratteristiche costruttive e prestazioni metrologiche.

Sensori di misura della pressione: richiami dei fondamenti teorici. Trasduttori meccanici ed elettrici: a resistenza variabile, a riluttanza variabile, a capacità variabile. Principio fisico di funzionamento; caratteristiche costruttive e prestazioni metrologiche.

Misuratori di livello: sensori a contatto (a galleggiante e a tasteggio), sensori di misura a distanza (ad ultrasuoni, radar); sensori capacitivi. Principio fisico di funzionamento; caratteristiche costruttive e prestazioni metrologiche.

4. Elementi di contabilizzazione del calore (dispense)

Principi generali della contabilizzazione del calore. Co-generazione e teleriscaldamento. Contatori di Energia Termica (CET) da centrale e da appartamento: sensoristica e prestazioni di misura. Sensori di portata e di temperatura (termometria a resistenza e termocoppie). Ripartitori di energia termica (metodi indiretti).

5. Elementi di domotica ed edifici intelligenti (dispense)

Classificazione degli edifici intelligenti in base alla complessità di integrazione degli impianti e delle dimensioni degli edifici (domotica, BAS, CIB). Cenni di automazione ed integrazione degli impianti tecnologici (elettrico, HVAC, illuminazione, ascensori, telecomunicazioni) e dei sistemi di sicurezza (attiva/security e passiva/safety).

6. Elementi di telelettura dei contatori d’utenza (dispense)

Introduzione ai contatori d’utenza (utility meters). Quadro normativo e legislativo. Sistemi di telelettura (RMR, OMR) e di telegestione avanzata (AMR, AMI). Possibili architetture di sistema. Reti fisse e reti mobili. Esempi e casi pratici: il caso del contatore elettrico e del contatore gas.

7. Elementi di monitoraggi della qualità dell’aria (dispense)

Definizioni: inquinamento atmosferico, contaminante, inquinante, principali sorgenti ed emissioni, effetti dell’inquinamento, classificazione degli inquinanti. Analizzatori di biossido di zolfo, ossidi di azoto ed ozono, di monossido di carbonio. Inquinamento da polveri sottili: definizione del materiale particellare, schemi di campionamento di PM10 e PM2,5: metodo di riferimento, testa di prelievo del campionamento. Analizzatore di polvere sottili: metodi gravimetrici (off-line) e metodi ad attenuazione di raggi beta (on-line). Quadro normativo e legislativo di riferimento: DM 60/2002.

Italian

1. Remote control and network supervision architectures
2. General concepts of metrology
3. Measurement instrumentation for remote control systems
4. Elements of heat accounting (notes)
5. Elements of home automation and intelligent buildings (notes)
6. Remote reading elements of user meters (notes)
7. Elements of air quality monitoring (notes)

Notes of the teacher.
- F. Cascetta: Sistemi di telecontrollo di reti di pubblica utilità – Reti Idriche, Franco Angeli Editore, Milano, (2003).

- F. Cascetta, P. Vigo: Introduzione alla metrologia, Liguori Editore, Napoli, 1988.

The course aims to provide students with knowledge relating to the concepts of monitoring and remote control of geographically distributed technological networks, systems and methods of measurement of the main hydraulic, thermo-fluid-dynamic and environmental quantities.
At the end of the course, the student must:
1) know and be able to describe the main architectures of the remote control systems of public utility networks; know and be able to select suitable measuring instruments in the main applications of civil/environmental and industrial engineering;
2) possess comprehension skills in reading and studying specialist textbooks and magazines in the field of supervision systems (SCADA);
must be able to apply acquired knowledge and understanding in a way that demonstrates a professional approach; possess the appropriate skills to identify and resolve measurement, control and monitoring problems in civil/environmental and industrial applications.

The student must have the basic tools of physics and mathematics, applied thermodynamics, heat transfer and hydraulics/fluid dynamics.

The lectures are typically divided into 2 or 3 hour modules and are held by the course teacher. The lectures are mainly of a theoretical nature; some applications and practical cases are illustrated to students as examples.

The exam consists of a final oral test. At the end of the oral interview, the final evaluation will take place on the following criteria:
- verification of learning of a topic within the 'Remote Control Systems' part (see programme)
- verification of learning of a topic within the 'Thermal energy measurements' or 'Heat accounting' part (see programme)
- verification of learning of a topic within the ‘Flow rate measurements' part (see programme)
- verification of learning of a topic within the 'Home automation and building automation' part (see programme)
- verification of learning of a topic within the 'Air quality analysers' part (see programme)

The teacher is available, during office hours or via email (Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.), to provide teaching material to support the official texts for any further information.

1. Remote control and network supervision architectures
General architecture of a monitoring system. Central location (supervision center control room). Transmission media (communication media). Field or suburb. Central and peripheral equipment. Dislocation of intelligence: centralized or distributed. Main functions of monitoring and supervision systems. Integration between monitoring systems and computerized cartography (SIT or GIS). Method of conversation between center and periphery. Redundancy and reliability. Field and central communication protocols. Fixed and mobile telecommunications networks; wired networks/ wireless networks; performance indicators; economy of scale and scope between supervision systems of public utility services that exist in the same territory

2. General concepts of metrology
Definition of the concept of measurement; direct and indirect measures. Generalized configuration of measuring instruments. Measurement uncertainties and their classification. Distribution of measurement results. Uncertainty analysis. Law of propagation of uncertainties. Static and dynamic performance of measuring instruments: first and second order instruments.

3. Measurement instrumentation for remote control systems
Flow measurement sensors: references to fluid dynamics, equations of motion, Bernoulli's theorem. Venturimetric (differential pressure), magnetic and ultrasonic meters. Physical operating principle; construction characteristics and metrological performance.
Pressure measurement sensors: recall of the theoretical foundations. Mechanical and electrical transducers: variable resistance, variable reluctance, variable capacitance. Physical operating principle; construction characteristics and metrological performance.
Level meters: contact sensors (float and diffuse), remote measurement sensors (ultrasonic, radar); capacitive sensors. Physical operating principle; construction characteristics and metrological performance.
4. Elements of heat accounting (notes)
General principles of heat accounting. Co-generation and district heating. Thermal Energy Meters (CET) for central and apartment units: sensors and measurement performance. Flow and temperature sensors (resistance thermometry and thermocouples). Thermal energy cost allocators (indirect methods).

5. Elements of home automation and intelligent buildings (notes)
Classification of intelligent buildings based on the complexity of system integration and building dimensions (home automation, BAS, CIB). Notes on automation and integration of technological systems (electrical, HVAC, lighting, elevators, telecommunications) and safety systems (active/security and passive/safety).

6. Remote reading elements of user meters (notes)
Introduction to utility meters. Regulatory and legislative framework. Remote reading systems (RMR, OMR) and advanced remote management (AMR, AMI). Possible system architectures. Fixed networks and mobile networks. Examples and practical cases: the case of the electricity meter and the gas meter.

7. Elements of air quality monitoring (notes)
Definitions: air pollution, contaminant, pollutant, main sources and emissions, effects of pollution, classification of pollutants. Analyzers for sulfur dioxide, nitrogen and ozone oxides, carbon monoxide. Fine dust pollution: definition of particulate material, sampling schemes of PM10 and PM2.5: reference method, sampling head. Fine dust analyzer: gravimetric methods (off-line) and beta-ray attenuation methods (on-line). Regulatory and legislative framework of reference: Ministerial Decree 60/2002.