Studio e implementazione di soluzioni WSN avanzate per l’IoT e applicazioni a sistemi reali

The research topic carried out during the three years of the PhD course is mainly focused on the study and development of Internet of Things solutions for monitoring and energy efficiency. These solutions consist of networks of smart wireless devices, on which appropriate sensors are installed for sampling electrical quantities. The research topic, is not only limited to energy monitoring, but also to monitoring environmental parameters such as: lighting, temperature, humidity, construction and structural parameters. Data measured by the different types of sensors are sent by the network to a designated cloud platform, which takes care of their storage and use through a management system developed within the research period. The latest technologies and protocols related to the Internet of Things have been studied and implemented for the development of the monitoring network. Starting from the physical and data link layer of the ISO/OSI protocol stack, implemented with the IEEE 802.15.4 standard, proceed with the network layer using the IPv6 protocol, then with the transport described by the TCP and UDP protocols, up to application layer where HTTP and CoAP protocols are used. Using the developed monitoring system, experiments on the field were conducted in different application scenarios, not only in the context of industrial energy monitoring but also in the lighting and structural monitoring context. In order to evaluate the realized Internet of Things system, specific tests were conducted to analyze the performance obtained.

Il tema di ricerca sviluppato durante i tre anni del corso di dottorato è principalmente focalizzato sullo studio e sviluppo di soluzioni Internet of Things per il monitoraggio ed efficientamento energetico. Tali soluzioni sono costituite da reti di dispositivi wireless intelligenti, sui quali, vengono installati opportuni trasduttori per il campionamento delle grandezze elettriche. Nell’ambito del tema di ricerca, non ci si é solo limitati al monitoraggio energetico, ma anche al monitoraggio di parametri ambientali quali: illuminazione, temperatura, umidità, parametri costruttivi e strutturali. I dati misurati dai diversi tipi di trasduttori vengono inviati dalla rete verso una designata piattaforma Cloud, che si occupa della loro memorizzazione e fruizione tramite un sistema gestionale sviluppato nell’ambito del tema di ricerca. Mentre per lo sviluppo della rete di monitoraggio sono state studiate le più recenti tecnologie e protocolli relativi all’Internet of Things. Partendo dal livello fisico e di collegamento dello stack protocollare ISO/OSI, implementati con lo standard IEEE 802.15.4, si procede con il livello di rete utilizzando il protocollo IPv6, poi con il livello di trasporto descritto dai protocolli TCP e UDP, fino al livello applicazione dove vengono utilizzati i protocolli HTTP e CoAP. Utilizzando il sistema di monitoraggio sviluppato, sono state condotte delle sperimentazioni sul campo in diversi scenari applicativi, non solo nel contesto monitoraggio energetico industriale ma anche in quello dell’illuminazione e strutturale. Al fine di valutare il sistema Internet of Things realizzato, sono stati condotti dei test specifici per l’analisi delle prestazioni ottenute.