Acqua e servizi igienico-sanitari: supervisione SCADA 4G per 300 stazioni distribuite

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Sophie Durand
Sophie Durand
Responsabile dei contenuti tecnici

Gestire una rete di stazioni di pompaggio sparse su un’area di 3.000 km², senza un tecnico dedicato in ogni sito: questa è la realtà quotidiana degli operatori del settore idrico e fognario. Ecco come il 4G LTE e il monitoraggio via cloud trasformano questa difficoltà in un vantaggio operativo.

La sfida delle reti idriche distribuite​

Una rete idrica o fognaria comporta centinaia di siti da monitorare costantemente:

  • Stazioni di pompaggio (sollevamento, mandata, sovrapressori)
  • Serbatoi e torri idriche (livelli, qualità)
  • Impianti di clorazione (dosaggio, cloro residuo)
  • Valvole telecomandate (isolamento, regolazione)
  • Impianti di trattamento (aerazione, decantazione, filtrazione)

La maggior parte di questi siti è isolata: niente fibra ottica, niente ADSL, spesso in zone rurali o boschive. L'unico mezzo di comunicazione disponibile è la rete mobile.

Per anni ci siamo accontentati del GPRS: velocità di 20 kbps, latenze elevate, affidabilità mediocre. Oggi, il 4G LTE cambia le carte in tavola.

Architettura tipica: 300 stazioni su rete 4G​

Infrastruttura di comunicazione​

Attrezzatura standard per stazione​

ComponenteSpecifiche
GatewayEziwan Gateway, guida DIN da 35 mm
Alimentazione12–48 V CC (alimentatore della stazione)
SIMDoppia SIM Orange + SFR
Collegamento PLCRS-485 Modbus RTU
AntennaEsterna + cavo a bassa perdita (siti con scarsa copertura)
Temperatura-40 °C / +75 °C (armadi non riscaldati)

Raccolta dati Modbus: i dati che contano​

Tipica stazione di pompaggio​

# Registri Modbus raccolti — Stazione di pompaggio
slaves:
  - id: 1
    name: "Pompe principale"
    polling: 30s
    registers:
      - address: 0    # Stato della pompa (0=spenta, 1=accesa, 2=guasto)
        name: etat_pompe
      - address: 1    # Ore di funzionamento (×10)
        name: heures_fonctionnement
        scale: 0.1
      - address: 2    # Portata istantanea (m³/h × 10)
        name: debit_instantane
        scale: 0.1
      - address: 3    # Volume giornaliero (m³)
        name: volume_journee
      - address: 10   # Pressione a valle (bar × 100)
        name: pression_aval
        scale: 0.01
      - address: 11   # Livello del telone (cm)
        name: niveau_bache
        
  - id: 2
    name: "Analyseur eau"
    polling: 300s
    registers:
      - address: 0    # Cloro residuo (mg/L × 100)
        name: chlore_residuel
        scale: 0.01
      - address: 1    # Torbidità (NTU × 100)
        name: turbidite
        scale: 0.01
      - address: 2    # pH (× 100)
        name: ph
        scale: 0.01

Avvisi critici configurati​

ParametroSoglia di allertaSoglia criticaAzione
Pompa guasta—ImmediataSMS di reperibilità + e-mail
Livello del telone basso< 30%< 15%E-mail / SMS + chiusura da remoto
Cloro residuo< 0,1 mg/L< 0,05 mg/LSMS di reperibilità + rapporto ARS
Pressione a valle< 1,5 bar< 1,0 barSMS di reperibilità
Connessione persa> 5 min> 15 minE-mail al supervisore

Dual SIM: la continuità del servizio è fondamentale​

Le reti idriche sono infrastrutture critiche. La continuità del monitoraggio è un obbligo normativo, non una scelta facoltativa.

Su 300 stazioni situate in zone rurali e periurbane, la copertura non è mai uniforme. Orange può offrire un servizio eccellente in alcuni luoghi, SFR in altri. E a volte si verificano interruzioni di rete.

Funzionamento della Dual SIM Eziwan — Stazione di pompaggio di St-Étienne-du-Bois:

08:42  SIM1 Orange active — RSRP : -82 dBm — Latence : 28ms
09:15  SIM1 Orange con segnale debole — RSRP: -101 dBm — 3 ping non riusciti
09:15  → Bascule automatique SIM2 SFR
09:15  SIM2 SFR active — RSRP : -79 dBm — Latence : 31ms
09:16  Pannello di controllo SCADA: rilevata una riconnessione (45 secondi di interruzione)
12:30  SIM1 Orange revenue — RSRP : -80 dBm
13:00  → Riconversione SIM1 Orange (priorità configurata)

Su una flotta di 300 stazioni, si osservano in genere da 15 a 30 cambi di SIM al mese — del tutto trasparenti per il sistema di monitoraggio.

SCADA remoto: i tecnici intervengono senza doversi recare sul posto​

Accesso VPN ai controllori​

Tramite la VPN OpenVPN/IPSec di Eziwan, i tecnici accedono direttamente ai controllori sul campo:

# Tecnico collegato dal centro di supervisione
# VPN OpenVPN/IPSec attiva → accesso alla rete locale di ciascuna postazione

# Accesso all'interfaccia utente della stazione di Montceau-les-Mines
http://192.168.15.100 → Interfaccia web di monitoraggio locale

# Accesso al PLC Schneider TM3
# Logiciel EcoStruxure → IP : 192.168.15.10
# Diagnosi, modifica dei parametri, reset degli errori

Risparmio medio: il 65% degli interventi che richiedevano un intervento in loco viene risolto da remoto in meno di 20 minuti.

Rapporto automatico per l'ARS​

Eziwan è in grado di generare automaticamente i rapporti sulla qualità dell'acqua richiesti dall'Agenzia Regionale della Salute:

  • Cronologia del cloro residuo per stazione (esportazione in formato CSV / PDF)
  • Tasso di conformità nel periodo di riferimento
  • Avvisi sulla qualità con data e ora e durata

Vedi il caso d'uso per gli enti locali → · Scarica la guida alla gestione delle risorse idriche →

Implementazione: analisi dei risultati su 300 stazioni​

Programma tipo​

FaseDurataContenuto
Verifica sul campo2 settimaneInventario dei dispositivi, copertura di rete
Configurazione ZTP1 settimanaProfili per tipo di stazione
Implementazione pilota1 mese20 postazioni di prova
Implementazione su larga scala3–4 mesi280 postazioni rimanenti
Formazione degli operatori2 giorniDashboard, avvisi, accesso VPN

Profili ZTP per tipo di stazione​

Un unico profilo copre tutte le stazioni dello stesso tipo. La configurazione viene applicata automaticamente non appena il gateway si connette:

  • Profilo-Pompaggio-Standard: l'85% delle stazioni
  • Profilo-Serbatoio-Qualità: il 10% delle stazioni (con analizzatori)
  • Profilo-Impianto-Trattamento: 5% degli impianti (configurazione estesa)

Integrazione M-Bus per la lettura remota dei contatori​

Nelle reti idriche, i contatori degli utenti e le stazioni di lettura automatica utilizzano spesso il protocollo M-Bus (EN 13757-2) via cavo o Wireless M-Bus 868 MHz (EN 13757-4) via radio. Il gateway Eziwan si integra in queste architetture tramite un convertitore M-Bus/Modbus o direttamente tramite il modulo Wireless M-Bus:

# Esempio di configurazione per la lettura remota di più contatori tramite M-Bus RS-485
mbus:
  baudrate: 2400                    # Velocità standard M-Bus
  slaves:
    - address: 1                    # Adresse M-Bus primaire (0-250)
      name: "Compteur eau zone A"
      manufacturer: "Itron"
      data_records:
        - drec: 0x01               # Energia totale in m³
          name: volume_total
          unit: m3
        - drec: 0x02               # Portata istantanea (m³/h)
          name: debit_instantane
          unit: m3h
        - drec: 0x06               # Temperatura dell'acqua fredda
          name: temperature
          unit: degC
    - address: 2
      name: "Compteur eau zone B"
      manufacturer: "Kamstrup"

Vantaggio dell'M-Bus rispetto al 4-20 mA: l'M-Bus trasmette in un unico pacchetto il volume cumulativo, la portata istantanea, la temperatura e gli allarmi (superamento della portata massima, ritorno dell'acqua, modulo guasto), senza necessità di un cablaggio analogico separato per ciascuna variabile.

Conformità RPQS e dati normativi​

I gestori che operano nell'ambito di una Delega di Servizio Pubblico (DSP) hanno l'obbligo di redigere ogni anno una Relazione sul Prezzo e sulla Qualità del Servizio (RPQS) all'attenzione degli enti deleganti e dell'ONSB (Osservatorio Nazionale dei Servizi Idrici e Fognari).

Gli indicatori di performance RPQS alimentati direttamente dai dati Eziwan:

Indicatore RPQSCodiceSorgente Modbus Eziwan
Tasso di conformità microbiologicaP101.1Contatori di qualità cloro/torbidità
Indice lineare di consumo (ILC)P104.3Volumi pompati + indice dei contatori
Tasso di perdita nella reteP106.3Volume immesso in distribuzione vs volumi contati
Tasso di reclamiP155.1N/A (dati CRM)
Rendimento della rete di distribuzioneP106.3Volume prodotto rispetto a quello distribuito
Durata dell’indisponibilitàP151.1Tempo di allarme pompa/rete registrato

L'esportazione automatica di questi dati in formato CSV dalla piattaforma Eziwan, con l'indicazione del periodo di riferimento e dell'identificativo della stazione, consente di compilare direttamente le tabelle RPQS senza dover reinserire manualmente i dati.

Per gli impianti soggetti a monitoraggio ARS (Agenzia Regionale della Salute), i dati relativi alla qualità (cloro residuo, torbidità, pH) possono essere esportati in un formato con indicazione dell'ora e della data, conforme ai requisiti di tracciabilità.

Domande frequenti​

Il passaggio dal GPRS 2G al 4G LTE richiede la sostituzione di tutti i controllori? No. I controllori di campo (Schneider TM3, Wago, Siemens, ecc.) mantengono i propri protocolli seriali RS-485 Modbus RTU. Viene sostituito solo il modem/router di comunicazione: il gateway LTE si collega al bus RS-485 esistente. Non è necessaria alcuna modifica al programma del controllore.

Qual è il consumo di dati 4G LTE di una stazione di pompaggio standard? Per una stazione che invia 20 registri Modbus ogni 30 secondi tramite MQTT, il consumo è compreso tra 30 e 80 MB al mese, VPN inclusa. Le SIM M2M IoT con piani tariffari da 100–500 MB/mese sono generalmente sufficienti. Per una flotta di 300 stazioni, il costo della SIM è in genere compreso tra 8 e 15 € al mese per sito, tutto compreso.

Come gestire gli obblighi di rendicontazione DDASS/ARS con il monitoraggio 4G? La piattaforma Eziwan consente di esportare automaticamente i dati di qualità (cloro residuo, torbidità, pH) in formato CSV o PDF con data e ora, direttamente utilizzabili per i rapporti DDARS/ARS. Gli avvisi di superamento delle soglie vengono registrati con data e ora precise, facilitando così le dichiarazioni normative.

La funzione Dual SIM è davvero utile nelle zone rurali con scarsa copertura? È proprio lì che risulta più utile. Nelle zone rurali, spesso un’unica antenna BTS copre l’intera area: se smette di funzionare (a causa di fulmini, guasti hardware o interventi di manutenzione), si perde la connessione. Con due operatori e due reti di antenne distinte, la probabilità di un’interruzione simultanea su entrambe le reti è molto bassa (< 0,1% su base annua).

Quale connettività prevedere per una stazione situata in una zona completamente priva di copertura? Oltre alla copertura LTE, esistono alternative: radio VHF/UHF (per le reti proprietarie delle aziende idriche), satellite LEO (Starlink, Iridium, Eutelsat OneWeb) o LoRaWAN se l'ente locale dispone di un concentratore LoRa nel raggio d'azione. Eziwan può integrarsi con soluzioni di backhaul satellitare per i siti davvero isolati.

Per approfondire​

Conclusione​

Gestire 300 impianti idrici e fognari con due tecnici di reperibilità e senza spostamenti superflui: oggi è possibile grazie al 4G LTE, alla doppia SIM con failover automatico e agli strumenti di monitoraggio basati su cloud.

Il ritorno sull'investimento è rapido: riduzione degli interventi di emergenza, minori spostamenti, maggiore facilità nel rispetto delle normative e, soprattutto, una visione in tempo reale dello stato della vostra rete che non era possibile ottenere con il GPRS.

Discuti del tuo progetto idrico/fognario → · Guarda la demo di supervisione SCADA →

Risorse aggiuntive​