Soluzioni di monitoraggio smart per la manutenzione predittiva

Bitrock propone una soluzione all’avanguardia per l’ispezione di infrastrutture critiche basata sull’integrazione di flotte di droni autonomi, connettività LPWAN e il broker MQTT nativo per Kafka di Waterstream. Il cuore della soluzione risiede in un’architettura di sistema progettata per garantire efficienza, scalabilità e affidabilità.

Il sistema si compone innanzitutto di una flotta di droni (Drone Swarm): velivoli senza pilota,  equipaggiati con termocamere, sensori di gas e GPS, dedicati alle ispezioni aeree autonome lungo percorsi predeterminati. La coordinazione tra i droni avviene in modo intelligente tramite MQTT. Il sistema impiega due modelli di coordinamento: un approccio Leader-Follower, in cui un drone designato pubblica i waypoint da seguire per gli altri, e una Decentralized Swarm AI che consente di evitare eventuali collisioni tramite la condivisione della posizione. La fault tolerance è mantenuta attraverso i livelli QoS (QoS 0 per la telemetria, QoS 2 per i comandi critici) e la funzionalità Last Will & Testament, che avvisa il sistema in caso di disconnessione inattesa di un drone.

Per le comunicazioni, la soluzione integra un LPWAN Gateway, un’infrastruttura di comunicazione a lungo raggio e bassa potenza che collega i droni agli endpoint cloud/on-premises, utilizzando protocolli come LoRaWAN, Sigfox o NB-IoT. Questo garantisce connettività anche in aree remote dove le infrastrutture tradizionali sono assenti.

Il ruolo cruciale nell’integrazione e gestione dei dati è svolto da Waterstream. L’implementazione di un broker MQTT nativo per Kafka semplifica infatti radicalmente l’architettura di integrazione, eliminando la necessità di componenti aggiuntivi. Waterstream convoglia i messaggi tra i droni e il controllo a terra, abilitando l’elaborazione e la distribuzione dei dati in tempo reale. L’approccio si basa su un sistema completamente stateless che sfrutta Kafka come unico sistema di persistenza, garantendo una gestione efficiente e centralizzata dei dati. L’integrazione nativa con l’ecosistema Kafka permette di sfruttare appieno le potenzialità dei dati, abilitando casi d’uso avanzati che spaziano dall’IoT all’Intelligenza Artificiale, dal monitoraggio in tempo reale all’analisi predittiva.

Infine, il Ground Control rappresenta la stazione di monitoraggio centrale che analizza i dati in ingresso, invia comandi ai droni e attiva avvisi per i team di manutenzione.

Il processo di realizzazione della nostra soluzione  si articola in diverse fasi:

1. Inizializzazione della missione: Il Ground Control carica il percorso di ispezione e i waypoint per la flotta di droni, che decollano e formano una configurazione ottimale basata sulle caratteristiche della pipeline.
2. Raccolta e analisi dei dati: I droni scansionano continuamente la pipeline utilizzando termocamere e sensori di gas. L’Intelligenza Artificiale a bordo (Edge AI) esegue un’analisi preliminare per identificare potenziali anomalie, riducendo la dipendenza dalle comunicazioni in tempo reale per le operazioni di routine.
3. Allerta e risposta: Quando viene rilevato un picco di temperatura o la presenza di gas, il drone pubblica un avviso allo sciame/alle squadre di intervento tramite LPWAN. Il Ground Control invia il drone più vicino per un’ispezione più approfondita e notifica contemporaneamente i team di manutenzione.
4. Documentazione e reportistica: I droni completano la missione e tornano alla base, caricando immagini ad alta risoluzione tramite Wi-Fi/5G. Il sistema genera un report di ispezione completo con le posizioni delle anomalie e le valutazioni di gravità.

Questa architettura è stata progettata per adattarsi a qualsiasi ambiente operativo, supportando implementazioni multi-cloud e ibride, offrendo la massima flessibilità alle aziende. Il sistema include inoltre funzionalità avanzate come la validazione dei messaggi, tramite l’integrazione con lo Schema Registry, che assicura la qualità e la consistenza dei dati attraverso l’intera pipeline di integrazione.