RICERCA ITALIANA     

Studio e sperimentazione di un sistema di comunicazione ad onde convogliate in impianti elettrici navali

Università di Pisa

Abstract

Obiettivo di questo progetto è lo sviluppo e la verifica sperimentale di un sistema innovativo per la trasmissione di dati in linee di trasmissione di energia elettrica per impianti elettrici navali. Verrà investigata la affidabilità e l’efficienza della trasmissione dei dati di comando e controllo delle apparecchiature elettriche a bordo di navi ed imbarcazioni da diporto utilizzando l’unico cavo normalmente usato per la trasmissione dell’energia elettrica invece di impiegare un cavo appositamente dedicato per ogni utilizzatore elettrico di bordo. Si consentirebbe quindi di ridurre drasticamente il numero di cavi a bordo con un enorme risparmio sia di ingombro che dei costi di progettazione del cablaggio dei cavi e degli impianti elettrici.
Questa soluzione rappresenta una tecnica assolutamente innovativa rispetto alle soluzioni attualmente utilizzate in ambito nautico in cui si trovano ormai decine di cavi dedicati al controllo elettronico remoto dei dispositivi elettrici ed elettromeccanici di bordo e con la prospettiva di un aumento ancora maggiore della presenza di cavi a bordo dato che i dispositivi utilizzatori elettrici moderni necessitano di un pilotaggio elettronico in remoto.
Le attività del progetto sono caratterizzate da una forte complementarietà e sinergia delle competenze apportate dalle cinque Unità di Ricerca (UR) partecipanti e per questo si prevede una stretta collaborazione tra esse in modo da favorire lo sviluppo delle attività di ricerca >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Marco Raugi Università degli Studi di PISA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Al fine di studiare e realizzare un sistema di trasmissione dati ad onde convogliate in impianti elettrici navali nel presente progetto di ricerca sono stati evidenziati 6 fattori principali:

1 - La definizione di un modello di canale di trasmissione adeguato a schematizzare la trasmissione di segnali in impianti elettrici navali
2 - La conoscenza e classificazione del rumore presente nel canale
3 - La limitazione delle perdite di potenza nell’accoppiamento tra i trasmettitori/ricevitori ed il canale
4 - La conoscenza della variazioni del canale durante la trasmissione dei dati
5 - La compatibilità elettromagnetica del sistema
6 - L’ottimizzazione dei bit nei segnali trasmessi

Il punto 1 è stato evidenziato per fornire il supporto teorico necessario per ottenere la migliore soluzione possibile agli effettivi problemi pratici elencati nei punti 2-6.

Per ognuno di questi punti il progetto si pone i seguenti obiettivi:
Punto 1
- Definire parametri misurabili che consentano di caratterizzare il comportamento del canale in un ampia banda di frequenze e situazioni operative tipiche del funzionamento nautico. Questi parametri dovranno essere definiti in modo tale da potere essere successivamente inseribili in un modello teorico di canale
- Definire le tecniche e procedure per misurare i parametri precedentemente definiti
- Definire il modello di canale di trasmissione “tipo >>>

Risultati parziali attesi

Come già descritto in precedenza in questo progetto verranno considerati segnali codificati con la tecnica di modulazione OFDM ormai largamente affermata come tecnica più robusta per la trasmissione in canali selettivi in frequenza e tempo varianti (si veda i Proceedings della conferenza annuale IEEE ISPLC disponibili su IEEEXplore o libri di testo come K. Dostert "Powerline Communications" Springer-Verlag). Le linee di trasmissione dell'energia elettrica hanno infatti un comportamento trasmissivo molto simile a quello del canale di trasmissione utilizzato per comunicazioni wireless. Di conseguenza i risultati, ormai consolidati in quel settore di comunicazioni, possono essere utilizzati anche in ambito "powerline".
Quindi l’efficienza della trasmissione dati in impianti elettrici navali risulta determinata principalmente da 5 fattori specifici e legati ai componenti di questo particolare sistema:
1-L’ottimizzazione dei bits nei segnali trasmessi
2-La limitazione delle perdite di potenza nell’accoppiamento tra i trasmettitori e ricevitori ed il canale
3- La conoscenza e classificazione del rumore presente nel canale
4-La conoscenza della variazioni del canale durante la trasmissione dei dati
5- La compatibilità elettromagnetica del sistema

Per mettere a punto un sistema di trasmissione dati innovativo, come quello in ambito navale proposto in questo progetto, sono stati quindi previsti Gruppi >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La trasmissione di segnali per il comando e controllo di dispositivi elettronici ed elettromeccanici in linee di trasmissione per l’energia elettrica viene effettuata da molti anni dai gestori della fornitura di energia elettrica. Ad esempio, recentemente l’ENEL in Italia è stata una delle prime aziende europee ad avere ha installato un nuovo tipo di contatori attivi che sfruttando le tecniche PLC possono fornire servizi energetici innovativi in previsione della liberalizzazione del mercato di erogazione dell’energia elettrica
Negli ultimi anni, in tutto il mondo ci sono stati grossi investimenti da parte di aziende private nella realizzazione di modem capaci di fornire segnali a banda larga attraverso i cavi dell’energia elettrica negli edifici residenziali ad uso sia di privati cittadini che di aziende. Sono ormai in commercio dispositivi che raggiungono mediamente velocità effettive di trasmissione di circa 30 Mbit/sec in impianti elettrici residenziali in bassa tensione. Di conseguenza sono ormai numerose le esperienze di aziende che hanno realizzato fornitura di servizi a banda larga sia in interi quartieri di città ad elevata densità abitativa che per interi paesi situati in aree rurali.
Al di là delle significative potenzialità di questa tecnologia esiste ancora un certo scetticismo sulla possibilità di aumentare ulteriormente le velocità di trasmissione raggiunte ad oggi (come probabilmente verrà richiesto in un mercato dove ci sarà sempre maggior >>>