Articolo della Conferenza Bioaccez. Convegno Expotunnel di Bologna 2014. Organizzato per SIG Società Italiana Gallerie. L'articolo describe le soluzione per il tracking del personale nelle gallerie. In caso di Emergenza un software permette di fornire le informazione di conteggio di personne per ogni zona. I lavoratori portano un piccolo tag RFID attivo che trasmette via radio il suo ID. Antenna installate nelle parete delle gallerie permettono ricevere queste informazioni e trasmettere al server principale. Quando la tecnologia RFID a lunga distanza è stata finalmente applicata nel controllo degli accessi in galleria è stato fatto un passo da gigante nel controllo degli aspetti di sicurezza del personale e della produttività. Definiamo carte e tag RFID a lunga distanza (con batteria o senza batteria) quei dispositivi che permettono distanze di lettura elevate, da 1 metro fino a un centinaio di metri. Un esempio noto a tutti è l'applicazione nei centri commerciali dove è presente l’antifurto che rileva il passaggio delle merci attraverso un varco... Il sistema di controllo di accesso per gallerie è più sofisticato perché può operare a distanze molto più grandi ed anche identificare i diversi tipi di etichette o tag associati con le persone. A un livello basico, i due sistemi caratterizzati da lunga distanza RFID sono: RFID passivo e RFID attivo. L'automazione del controllo degli accessi delle persone nelle gallerie permette di contabilizzare i lavoratori presenti nel tunnel in tempo reale e darne la visualizzazione su un grande schermo visibile da chiunque all'imbocco della galleria o attraverso schermi di computer quando richiesto dal direttore di cantiere, responsabile di cantiere, della sicurezza o capo cantiere. Questa innovazione tecnologica della RFID semplifica moltissimo l’applicazione delle legge e stabilire piani di emergenza che ci danno come output in tempo reale e in modo automatico il numero di persone che rimangono isolati nella galleria in caso di un disastro, senza bisogno di ricuperare listini manuali, conteggio di schede e perdere un tempo che è vitale per attuare nel salvataggio. Per un controllo dei presenti in galleria, nei casi dove basta un conteggio all’imbocco, non è molto importante il tracciato della rete di trasmissione dei dati, salvo che il posto di controllo sia molto lontano. In ogni caso e quando si desidera la geo localizzazione in tutta/tutte le gallerie, è essenziale avere una rete (normalmente di tipologia Ethernet) per la trasmissione dei dati e la centralizzazione. Per fare un piccolo elenco delle tecnologie usate possiamo parlare di: - Rete Ethernet filare (rame) - Rete seriale Rs485 - Rete Wi-Fi - Rete in fibra ottica - Rete Wimax ecc...

1. GEOLOCALIZZAZIONE IN GALLERIA:
SICUREZZA E PRODUTTIVITÀ
Bioaccez.com
SIG – Società Italiana Gallerie - Expotunnel Bologna 2014
Convegno “ Innovazione nella realizzazione di opere in sotterraneo ”

2. SIG – Società Italiana Gallerie
Convegno “ Innovazione nella realizzazione di opere in sotterraneo ”
Expotunnel 2014 - Bologna (Bo) 23 – 24 ottobre 2014
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GEOLOCALIZZAZIONE IN GALLERIA: SICUREZZA E PRODUTTIVITÀ
Ramon Parladé BIOACCEZ CONTROLS Ing. Telecomunicazione/ M.D.
1 Introduzione. Le normative e le opere in sotterraneo
1.1 Normative di sicurezza al lavoro
Il Testo di riferimento per conoscere le regole e i rischi rispetto alla salute e sicurezza sul
luogo di lavoro è il "Testo Unico della sicurezza sul lavoro” (D.Lgs. 81/2008, così come
modificato dal D. lgs. 106/2009), elaborato nel pieno rispetto delle direttive comunitarie. Il
Testo elenca le misure generali di tutela del sistema di sicurezza aziendale, che viene poi
integrato dalle misure di sicurezza previste per specifici rischi o settori di attività.
L'applicazione delle norme in materia di opere pubbliche e più difficile per le imprese del
settore delle costruzioni, per la sua caratteristica di 'outdoor' e 'ambiente mutevole' a causa
di lavori di scavo, ecc. … che obbligano un adeguamento delle misure di sicurezza secondo la
configurazione del cantiere.
1.2 Ulteriori difficoltà per le opere in sotterraneo
Nei lavori in sottosuolo ci si trova in numerose circostanze con maggiori difficoltà di
applicazione delle normative a causa dei rischi specifici del lavoro sotterraneo: ambiente
mutevole per movimento di terre, rischio di frane, sensibilità alle vibrazioni di macchine, uso
di esplosivi, scarse vie di fuga ecc ... per citare solo alcuni esempi.
© Bioaccez

3. Non bisogna dimenticare che si sta parlando di vite umane; allora è importante avere a
disposizione metodologie che permettono conoscere il fatto essenziale: quante persone ci
sono all'interno della galleria? e quindi idealmente: dove sono? E ciò significa che si deve
aiutare l'evacuazione.
Le tecnologie che si occupano essenzialmente di queste questioni sono il controllo di
accesso, il controllo di presenza e le comunicazioni.
2. Controllo accessi, controllo presenza e gallerie sotterranee.
2.1 Metodi Convenzionali
Uno dei metodi convenzionali per il controllo di accesso e di presenza, è ad esempio, l’uso di
biglietto (tipo da visita) o tessera in un armadietto all'ingresso nel tunnel, che poi viene
ritirato all’uscita. In questo modo (se questa regola è rispettata) nella casella si avrà la 'lista
dei presenti nel tunnel', sotto forma di schede o portachiavi.
Questa metodologia, ancora diffusa in Europa, presenta molti punti deboli; il principale è
l'errore umano, cioè, dimenticare di aggiornare lo stato della tessera.
Un altro punto debole è la mancanza di praticità del sistema (anche se può essere
appropriato per una squadra fissa e molto disciplinata in un turno di lavoro). E' impraticabile
per i conducenti di locomotive, camion e altri mezzi di trasporto ecc... Questi soggetti che
fanno ingressi e uscite molto frequenti possono facilmente causare un ‘disallineamento' tra
il personale realmente presente in galleria e quello che figura dalle liste di presenza.
2.1 L'innovazione della tecnologia elettronica
I progressi in materia di accesso elettronico, in particolare l’applicazione della tessera
codificata, usata in combinazione con sistemi di controllo accesso fisico, come tornelli o
barriere, ha fornito un salto di qualità nell'affidabilità di questi conteggi.
Ancora oggi è uno dei metodi più affidabili per questo scopo. Gli unici punti deboli sono il
costo di alcune attrezzature meccaniche e la loro fragilità in ambienti di lavoro duri come le
gallerie, dove la polvere, il fango e le superfici irregolari diminuiscono l’affidabilità del
sistema.
Un aspetto da migliorare è la poca praticità nell'uso. Infatti l'obbligatorietà del sistema
richiede al personale che accede a piedi di fare una azione 'volontaria', di presentare cioè
una tessera; anche per i conducenti o lavoratori trasportati su una “parigina” risulta
complicato passare la tessera ad ogni ingresso e uscita dalla galleria.
Questi ultimi aspetti sono stati superati grazie alla tecnologia RFID a lunga distanza.

4. 3. RFID a lunga distanza. Un salto in più
Quando la tecnologia RFID a lunga distanza è stata finalmente applicata nel controllo degli
accessi in galleria è stato fatto un passo da gigante nel controllo degli aspetti di sicurezza del
personale e della produttività.
Definiamo carte e tag RFID a lunga distanza (con batteria o senza batteria) quei dispositivi
che permettono distanze di lettura elevate, da 1 metro fino a un centinaio di metri.
Un esempio noto a tutti è l'applicazione nei centri commerciali dove è presente l’antifurto
che rileva il passaggio delle merci attraverso un varco... Il sistema di controllo di accesso per
gallerie è più sofisticato perché può operare a distanze molto più grandi ed anche
identificare i diversi tipi di etichette o tag associati con le persone.
A un livello basico, i due sistemi caratterizzati da lunga distanza RFID sono:
3.1 Sistemi di 'RFID passiva’
Sistemi nei quali la tessera non ha la batteria e la distanza di lettura è tra 1 e circa 7 metri,
ma quando la tessera è vicino al corpo umano, la
distanza si riduce drasticamente. Una delle
diferenze di funzionamento è che nei sistemi
passivi, la tessera "riceve" la radiazione emessa
da una potente antenna.
© photo: Lanfatech
3.2 Sistemi di ‘RFID attiva’
Sistemi nei quali la tessera porta una piccola batteria e la distanza di lettura è regolabile da 2
metri a 150 metri o più, nonostante la potenza di emissione sia molto bassa; il
funzionamento è molto stabile ed affidabile, senza compromettere la salute delle persone
(la potenza è di 40.000 volte inferiore alla radiazione di un telefono cellulare)
Nei sistemi attivi la tessera 'trasmette' a bassa
potenza, invece è l'antenna fissa quella che riceve
il segnale emesso.
© Bioaccez
Entrambi i sistemi superano il fatto di dover
presentare una tessera in modo 'volontario' e
sono in grado di identificare il movimento delle persone dotate di tessere in modo
'automatico' (la persona dimentica l’azione di presentare la tessera) e si automatizza il
procedimento.

5. 4. Applicazione del RFID attivo nelle gallerie
Dalla nostra esperienza possiamo dire che: a costi uguali, il sistema “RFID attiva” offre molti
vantaggi per l'applicazione, per la sicurezza e la produttività delle persone nelle gallerie.
4.1 Piani di sicurezza e di emergenza
L'automazione del controllo degli accessi delle persone nelle gallerie permette di
contabilizzare i lavoratori presenti nel tunnel in tempo reale e darne la visualizzazione su un
grande schermo visibile da chiunque all'imbocco della galleria o attraverso schermi di
computer quando richiesto dal direttore di cantiere, responsabile di cantiere, della sicurezza
o capo cantiere.
Questa innovazione tecnologica della RFID semplifica moltissimo l’applicazione delle legge e
stabilire piani di emergenza che ci danno come output in tempo reale e in modo automatico
il numero di persone che rimangono isolati nella galleria in caso di un disastro, senza bisogno
di ricuperare listini manuali, conteggio di schede e perdere un tempo che è vitale per attuare
nel salvataggio.
Nel sinottico seguente in modo grafico una relazione prezzo vs prestazioni ed evolutività dei
sistemi:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 1 2 3
Prestazioni,
evolutività
ordini di prezzo
tessere convenzionali
tessere prossimità con tornello
rfid passivo
rfid attivo
4.2 Le reti necessarie
Per un controllo dei presenti in galleria, nei casi dove basta un conteggio all’imbocco, non è
molto importante il tracciato della rete di trasmissione dei dati, salvo che il posto di controllo
sia molto lontano.
In ogni caso e quando si desidera la geo localizzazione in tutta/tutte le gallerie, è essenziale
avere una rete (normalmente di tipologia Ethernet) per la trasmissione dei dati e la
centralizzazione. Per fare un piccolo elenco delle tecnologie usate possiamo parlare di:

6. - Rete Ethernet filare (rame)
- Rete seriale Rs485
- Rete Wi-Fi
- Rete in fibra ottica
- Rete Wimax ecc...
Nei casi dove la distanza non è lunga o la quantità di apparecchiature sono poche, sono
raccomandate le reti filari: Ethernet (rame) per distanze di 100 in 100 metri, Wi-Fi ogni 150
metri, oppure Seriale RS485 che permette 900 metri, ma solo poche apparecchiature.
Per distanze più lunghe, l’ideale è usare fibra ottica o Wimax.
4.1.2 Reti Wimax
Queste reti che funzionano sulle frequenze di 5GHz non sono molto conosciute nelle sue
applicazioni in gallerie ma permettono stabilire una rete di punti di reti ad un prezzo
contenuto di hardware, sono appropriate per lunghe distanze e l’installazione è abbastanza
semplice.
Sono usate per esempio a Barcellona
nelle gallerie del TAV che passa sotto la
Sagrada Familia e sono usate per
trasmettere tutti i dati dei sensori
sismici, la comunicazione radio digitale,
la telefonia VoIP e altri dati digitali come
Video. A destra si può vedere la
versatilità delle possibili configurazioni.
© Mikrotik
4.1.2 Reti Fibra Ottica
Le fibre ottiche sono cavi flessibili, molto immuni ai disturbi elettrici che possono lavorare
sotto condizione atmosferiche estreme, grazie anche al suo ricoprimento o guaina. Le fibre
permettono trasmettere dati di frequenze varie che vengono prima e dopo la trasmissione
trasformati in raggi ottici molto vicini ai infrarossi, con delle perdite molto basse.
Nelle gallerie sono usati molto spesso per trasmettere i dati e la telefonia di emergenza. Se
l’impianto ha già previsto di installare fibra ottica, risulta ottima per aggiungere un controllo
accesso, presenza e anche altri servizi digitali come vedremmo nel caso pratico.
Un rete tipica può essere collegata così:
Grazie alla rete possiamo raggiungere la
TBM, l’imbocco, i punti kilometrici e gli uffici
tramite splitters dove possiamo sfruttare la
rete Ethernet.

7. 4.3 Le prestazioni dei sistemi RFID attivi per geo localizzazione.
Abbiamo già parlato dei sistemi tecnici base che ci servono per applicare le leggi di sicurezza
al lavoro e avere i dati a portata di mano in tempo reale, come sono:
a) Controllo degli accessi
b) Controllo di presenza
Tramite un software collegato alla rete, possiamo sfruttare delle prestazioni per sapere i
tempi di permanenza dei operai e per caso lanciare allarme per darci avviso del massimo
raggiunto. O stampare listini con un semplice tasto dei estratti dei tempi, nomi, squadra ecc..
I sistemi RFID più evoluti incorporano anche più prestazioni, in genere senza un incremento
di prezzo. Una volta il sistema hardware in rete è già installato, e l’investimento è già fatto,
risulta che solo aggiungendo delle prestazioni software o altri piccoli tag nei beni, si possono
spandere le prestazioni fino a:
c) Controllo della produttività
d) Gestione dei beni (Asset Management)
e) Anti-intrusione
f) Tracciabilità
g) Video analogico e digitale
h) Riconoscimento di targhe
i) Sensori wireless (analogico e digitale)
Ne facciamo una piccola spiegazione di queste prestazioni:
c) Controllo della produttività
Tramite una piantina in schermo, possiamo cercare la posizione di una persona, le
sue entrate e uscite e lanciare delle statistiche per ottimizzare le operazioni. Sapere
la posizione di un’apparecchiatura pesante all’instante è un risparmio di tempo e
avere sotto controllo questi beni un vantaggio per il capo cantiere.
d) Gestione dei beni (Asset Management)
La funzione principale è controllare in tutto momento lo stock di beni costosi,
saperne la posizione e prevedere grazie al software una manutenzione programmata,
una sostituzione, cessione o semplicemente sapere se è mandata fuori a riparare. Per
sfruttare di questa funzione basta fissare un tag robusto sui beni a controllare.
e) Anti-intrusione
La gestione delle intrusioni non desiderata forma parte dei sistemi di allarme.
Mettendo in relazione il fatto che tutto lavoratore deve essere identificato con un tag
attivo e dei sistemi di rilevazione di presenza come sensori infrarossi, microonde ecc..
un sistema nel quale il hardware già permette di programmare queste funzioni
(anche se si trova offline!) ci lancia delle allarme (sonore, via email, via SMS..) in caso
di presenza di persone non abilitate nel cantiere. Anche se un tag è rubato, la

8. disattivazione nel software è immediata ed è segnalato un avvicinamento come ‘tag
rubato’.
f) Tracciabilità
Il software traccia e monitora in tempo reale le entrate e uscite di persone e mezzi. I
dati sono salvati in modo continuo nella base dei dati computer “ma anche una copia
viene fatta nelle memoria di ogni ricevente”, così in caso di caduta della rete i dati
non sono mai persi.
g) Video analogico e digitale
Il sistema di controllori in rete consente di gestire immagini e filmati video in
associazione alle azioni desiderate per i responsabili della sicurezza. Specialmente
utile per la sorveglianza di aree delicate quando si usano esplosivi. Anche per la
sorveglianza del cantiere in generale quando viene rilevata una presenza o una
allarma nei sensori. Le immagini si possono vedere in tempo reale, nello stock del
computer o più interessanti, associate sull’evento (nel listino) che ha fatto scattare la
registrazione.
h) Riconoscimento di targhe
In impianti dove l’ingresso di mezzi pesanti deve essere controllato, un modulo di
camera più OCR di riconoscimento può essere integrato nei sistemi e attivare
barriere di accesso, e in modo automatico controllare il numero di accessi per gruppo
di conduttori, di azienda sub-contrattista ecc.
i) Sensori wireless (analogico e digitale)
I sistemi possono integrare ingressi analogici e digitali, dove possono essere collegati
sistemi di sensori per esempio per rilevare il posizionamento di mezzi, locomotore in
californiane ecc.. Esistono sensori wireless compatibili con quelli di identificazione
che possono trasmettere dati come temperatura, illuminazione ecc..

9. 5. Caso di studio: Tecnologie per la sicurezza nel cantiere VENAUS a Chiomonte (TAV
Torino-Lione)
Il consorzio VENAUS, formato per CMC di Ravenna, STRABAG, Cogeis, Bentini e Geotecna è
specialmente sensibile alla sicurezza del cantiere della Maddalena e ha incaricato alla
Bioaccez di fornire un sistema in rete per gestire tre aspetti importanti per la sicurezza al
lavoro nel sito:
- Geo localizzazione e controllo accessi in galleria.
- Sistema di radio comunicazione
- Sistema di gestione semaforica per californiane
Tutti tre sistemi usano la rete de fibra ottica mono-modo per comunicare i dati, ma non
hanno bisogno di un computer centralizzato per funzionare. La struttura dei tre sistemi è
quella dello schematico:
© Bioaccez
5.1 Il sistema di geo localizzazione:
E basato nella tecnologia RFID attivo e i tag sono bi-tecnologia, consentendo la lunga
distanza in 2,4GHz, una delle frequenze più ottimizzate, anche se è vicino al Wi-Fi, i tag non
vengono perturbati. La seconda frequenza permette la prossimità.
Il cuore del sistema sono le centrali Ethernet “Kit-Controller PK”, che grazie alle due antenne
nel ingresso permettono di contare gli operai che entrano ed escono, e visualizzare il
risultato nei PC della rete, ma anche nel grande schermo dell’imbocco.
© Bioaccez

10. Uno dei punti di forza è che le informazioni di presenza dei lavoratori (identificazione,
quantità, nome e cognome e gruppo di appartenenza) della rete sono memorizzate nel PC
ma anche in ogni ricevitore come se fosse un ‘mirror’, così in caso di caduta della rete
Ethernet nessun dato viene perso. Il sistema memorizza tutti i dati qualsiasi taglia di
memoria nel PC, e nei controllori gli ultimi 15.000 eventi.
Lungo il percorso della galleria, in ogni area o zona d’importanza, delle antenne e controllori
sono collegati alla rete di fibra, permettendo di sapere la posizione del personale tramite i
PC della rete. Le antenne possono leggere un’altissima quantità di tag
contemporaneamente, e leggono tutte le persone a bordo di un mezzo in transito di entrata
o uscita.
© Bioaccez
Il conteggio totale e parziale per zona, è mostrato in uno dei appartati del software Transeo-
Plus, dove si può avere il dettaglio di nomi e cognomi dei lavoratori cliccando su ogni singolo
contatore.
Il software Transeo-Plus, ha dei listini attivabili con un solo
click, con i tempi di presenza, le presenze tra date e ore, il
totale di lavoratori ecc.. Oltre a questi rapporti fissi, tutti i
rapporti possono essere personalizzati e filtrati.
Il programma controlla le allarme anti-intrusione per
barriere infrarosse multiplex in combinazioni con i lettori di
tag. Infatti, è lo stesso controllore/ricevitore di zona che
incorpora questa funzione hardware.
5.1 Il sistema di Radio comunicazione:
Sulla stessa rete di fibra ottica si è basato il sistema ponte radio analogico-digitale
funzionante nella banda di UHF. La rete di radio raggiunge la stazione base nei uffici, la zona
imbocco e l’interno della galleria fino alla TBM grazie alla rete di ripetitori.
Il sistema è molto affidabile; le informazioni vocali sono trasmesse via radio (per aria) e
anche codificate in digitale tramite la fibra ottica. Così, se per caso c’è un guasto in un
sistema ripetitore intermezzo della galleria, la comunicazione può arrivare con sicurezza fino
alla TBM perché sarà ritrasmessa per la fibra e rilanciata via radio per l’ultimo ripetitore,
installato nel backup della TBM.

11. © Bioaccez
5.1 Il sistema di gestione semaforica:
Di nuovo per la rete fibra ottica circola le informazione incrociate che servono a controllare il
passo dei locomotori per l’imbocco e fino alla TBM con due californiane nel mezzo.
L’intelligenza del sistema à distribuita in tre quadri, uno nel imbocco le altri su ogni
californiana. Una rete di sensori raddoppiata per estremare la sicurezza (meccanici e
ultrasuoni) rilevano il passaggio dei vagoni sui binari e così secondo l’algoritmo sviluppato
per Bioaccez controllano il passaggio di fino quattro locomotori.
Un’altra sfida dal sistema è la
mobilità della californiana che
ogni tanto si devono spostare. Il
sistema di comunicazione tra le
centrali delle californiane mobili
usa una sub-rete Wimax, auto-
orientabile.
© Bioaccez
Una gestione della rete e i suoi switch e alimentazione è allora molto importante, così tutti
gli elementi sono alimentati sotto un’unità UPS di alta potenza e capacità. Ma senza
dimenticare che ogni prodotto è
disegnato per supportare cadute
di rete e alimentazione senza
mettere in rischio la sicurezza
dell’impianto.
© Bioaccez