Edge Computing e Integrazione dei Dispositivi
Dal mondo fisico alle piattaforme digitali
Architetture Edge, gateway IoT, interoperabilità e integrazione dei dati tra dispositivi, sistemi industriali e applicazioni enterprise.
La digitalizzazione dei processi richiede sempre più spesso la capacità di mettere in comunicazione dispositivi fisici, sensori, apparati di controllo, sistemi informatici e piattaforme applicative.
L'integrazione tra questi elementi non consiste semplicemente nella trasmissione di informazioni: richiede la comprensione dei protocolli di comunicazione, dei modelli dati, degli eventi generati dai dispositivi e delle modalità attraverso le quali tali informazioni devono essere elaborate e utilizzate.
Le competenze professionali coinvolte nelle attività di System Integration di Elastro comprendono esperienze progettuali maturate in contesti aeroportuali, industriali, energetici, scientifici e Data Center, anche nell'ambito di progetti realizzati con altre organizzazioni.
Queste esperienze spaziano dall'interfacciamento con dispositivi hardware e sistemi di sicurezza alla realizzazione di gateway, microservizi e componenti software per l'integrazione di piattaforme eterogenee.
Il nostro obiettivo è connettere il mondo fisico ai sistemi informativi, trasformando dati ed eventi in informazioni utilizzabili dai processi applicativi.
Dall'acquisizione dei dati all'integrazione applicativa
Un'architettura Edge collega il livello fisico dei dispositivi ai servizi informatici che devono utilizzare le informazioni prodotte sul campo.
Il primo livello riguarda l'acquisizione di misure, stati ed eventi generati da sensori, apparati industriali, sistemi di controllo e dispositivi distribuiti.
I dati possono essere raccolti mediante gateway e servizi software che utilizzano protocolli di comunicazione differenti, in funzione delle caratteristiche dell'hardware e delle interfacce disponibili.
Il livello applicativo si occupa successivamente di interpretare, normalizzare e correlare le informazioni, rendendole disponibili attraverso API, microservizi, database e piattaforme centralizzate.
In determinate architetture, una parte delle elaborazioni può essere eseguita direttamente sui nodi Edge, riducendo la dipendenza da sistemi remoti per le operazioni che richiedono risposte locali.
La progettazione deve considerare anche la gestione degli errori di comunicazione, la persistenza dei dati, la sincronizzazione, la sicurezza e l'affidabilità complessiva dei flussi informativi.
L'Edge Computing rappresenta quindi un modello architetturale nel quale hardware, comunicazioni, software e dati devono essere progettati come parti di un unico sistema.
Aeroporto di Trapani – Sensori, accessi e sicurezza
Integrazione tra eventi di campo e attuazione fisica degli allarmi
Tra le esperienze progettuali significative rientra lo sviluppo di una soluzione per l'integrazione di sensori di temperatura, tornelli di accesso e sistemi di allarme presso l'Aeroporto di Trapani, nel contesto dell'emergenza COVID-19.
L'architettura prevedeva componenti software sviluppati in C# e .NET per acquisire e interpretare eventi provenienti dai sistemi MIPS.
La comunicazione con nodi Edge basati su Raspberry Pi consentiva di trasferire le informazioni mediante connessioni TCP/IP.
Sui dispositivi Edge, servizi Python gestivano l'interazione con le interfacce GPIO per l'attivazione fisica dei sistemi di allarme.
L'esperienza rappresenta un esempio di integrazione tra software applicativo, comunicazioni di rete e dispositivi hardware, nella quale un evento rilevato da un sistema informatico può determinare un'azione su un apparato fisico.
Tecnologie: C#, .NET, Python, Raspberry Pi, TCP/IP, GPIO, MIPS.
GSK e Terna – Integrazione Schneider DCIM
Gateway e microservizi per il monitoraggio dei Data Center
Nell'ambito di esperienze professionali maturate su progetti Medielettra per GSK e Terna, sono stati affrontati problemi di integrazione con piattaforme di Data Center Infrastructure Management (DCIM).
Le attività hanno riguardato la progettazione di gateway e microservizi capaci di comunicare con Schneider Data Center Expert attraverso interfacce SOAP e REST.
I componenti software consentono l'acquisizione di informazioni relative a dispositivi, gruppi, sensori ed eventi di allarme, con successiva elaborazione e integrazione nei sistemi applicativi.
Particolare attenzione è stata dedicata alla sincronizzazione dei dati, alla loro normalizzazione e alla persistenza delle informazioni necessarie per la consultazione e il monitoraggio.
Le soluzioni comprendono componenti sviluppati nell'ecosistema .NET, containerizzati mediante Docker ed eseguiti su Linux.
L'esperienza evidenzia l'importanza dei livelli di interoperabilità che permettono a piattaforme tecnologiche differenti di condividere un modello informativo coerente.
Tecnologie: Schneider Data Center Expert, C#/.NET, SOAP, REST, Docker, Linux.
Terna – Integrazione Schneider EcoStruxure EBO
Interoperabilità tra sistemi di supervisione e dati di impianto
Nell'ambito dei progetti NEBO di Medielettra sono state maturate esperienze di integrazione con Schneider EcoStruxure Building Operation.
Le attività hanno riguardato lo sviluppo di componenti C#/.NET e Python dedicati alla comunicazione con la piattaforma e all'acquisizione delle informazioni gestite dai sistemi di supervisione.
L'integrazione comprende la navigazione degli oggetti applicativi e il recupero dei Trend Log attraverso CSP/pycsp.
Questi componenti consentono di collegare informazioni provenienti dal mondo impiantistico a servizi software che ne gestiscono l'elaborazione e la disponibilità per ulteriori processi applicativi.
L'esperienza mette in evidenza la necessità di comprendere sia il modello informativo dei sistemi di supervisione sia le modalità attraverso le quali esporre e utilizzare i dati all'interno di architetture software più ampie.
Tecnologie: Schneider EcoStruxure EBO, C#/.NET, Python, CSP/pycsp.
Terna – Piattaforma NEMO
Sincronizzazione, normalizzazione e consolidamento dei dati
Nell'ambito dei progetti Medielettra relativi alla piattaforma NEMO sono stati sviluppati servizi .NET dedicati all'integrazione delle informazioni provenienti da sistemi eterogenei.
Le componenti software si occupano della sincronizzazione e del consolidamento di dispositivi, indicatori KPI, eventi e allarmi, rendendo possibile la gestione delle informazioni attraverso un modello applicativo coordinato.
Le attività comprendono la normalizzazione dei dati, la conservazione dello storico, il logging e la persistenza dello stato di elaborazione.
Particolare importanza assumono i meccanismi di retry e la gestione delle condizioni di errore, necessari per rendere più robusti i processi di integrazione tra piattaforme differenti.
Le soluzioni utilizzano .NET Worker Services e tecnologie Microsoft per l'accesso e l'interoperabilità, tra cui Microsoft Entra ID, Microsoft Graph e certificati X.509.
Questa esperienza valorizza competenze nella progettazione di servizi applicativi che devono elaborare flussi informativi continui, mantenendo tracciabilità e coerenza dello stato di sincronizzazione.
Tecnologie: .NET Worker Services, Microsoft Entra ID, Microsoft Graph, certificati X.509.
INFN Pisa – Edge Computing distribuito
Studio di un'architettura federata per elaborazioni locali
Un'ulteriore esperienza progettuale riguarda un'iniziativa pilota orientata allo studio di un'infrastruttura Edge federata, costituita da nodi distribuiti presso laboratori e sezioni INFN.
Il modello prevede la possibilità di eseguire applicazioni e processi elaborativi direttamente in prossimità delle sorgenti dei dati, mantenendo il collegamento con infrastrutture centrali e ambienti Cloud.
La sperimentazione considera l'impiego di workload containerizzati e di meccanismi di orchestrazione riconducibili ai modelli adottati da piattaforme come Kubernetes.
Tra gli aspetti oggetto di studio rientrano la distribuzione automatizzata dei servizi, la gestione remota dei nodi, il monitoraggio delle risorse e la scalabilità dell'ambiente.
L'obiettivo del pilota è valutare architetture distribuite capaci di supportare elaborazioni locali a bassa latenza e un'organizzazione federata delle risorse di calcolo.
Ambiti tecnologici: Edge Computing federato, container, orchestrazione, gestione remota, monitoraggio, integrazione Edge–Cloud.
INFN Pisa – Monitoraggio integrato delle infrastrutture
Dalle risorse ICT agli impianti tecnologici del Data Center
Nell'ambito di un progetto Medielettra per INFN Pisa, le attività riguardano lo sviluppo di un'applicazione destinata al monitoraggio e alla gestione delle infrastrutture ICT e dei sistemi tecnologici delle sedi.
L'architettura considera l'integrazione di informazioni provenienti da differenti componenti dell'infrastruttura, tra cui server, rack, risorse di calcolo, impianti di climatizzazione e sistemi di alimentazione elettrica.
Un aspetto significativo è la correlazione tra i dati infrastrutturali e quelli relativi ai carichi di lavoro, comprese le risorse HPC e GPU.
Le informazioni possono essere organizzate in dashboard dedicate, con l'obiettivo di fornire una visione integrata dello stato dei sistemi e delle condizioni operative degli ambienti tecnologici.
L'esperienza rappresenta un esempio di convergenza tra monitoraggio informatico e supervisione delle infrastrutture fisiche che sostengono il calcolo scientifico.
Ambiti tecnologici: ICT monitoring, DCIM, Data Center, sistemi di alimentazione e climatizzazione, HPC/GPU, dashboard e correlazione dei dati.
Competenze tecnologiche e architetturali
Le esperienze descritte testimoniano un approccio alla System Integration che unisce conoscenze di programmazione, comprensione dei dispositivi fisici e progettazione di sistemi distribuiti.
Le principali aree di competenza comprendono:
Integrazione hardware/software: sensori, attuatori, dispositivi Edge, Raspberry Pi e interfacce GPIO.
Servizi applicativi: C#/.NET, Python, gateway, Worker Services e microservizi.
Comunicazioni e interoperabilità: TCP/IP, REST, SOAP e interfacce applicative di piattaforme industriali.
Dati e processi: acquisizione, normalizzazione, correlazione, sincronizzazione, storicizzazione e gestione degli eventi.
Infrastrutture e deployment: Docker, Linux, sistemi distribuiti e integrazione tra Edge, Cloud e Data Center.
Supervisione: DCIM, Building Management, monitoraggio infrastrutturale, dashboard, KPI e allarmi.
La scelta delle tecnologie dipende dal problema da risolvere, dalle caratteristiche dei dispositivi, dalle interfacce disponibili e dai requisiti di affidabilità e integrazione.
Prima il processo, poi il protocollo
Un'architettura Edge efficace non nasce dalla scelta di un dispositivo, di un linguaggio o di un protocollo di comunicazione.
Nasce dalla comprensione del processo che deve essere supportato: quali eventi acquisire, come interpretarli, dove elaborarli e quali sistemi devono utilizzare le informazioni prodotte.
Per questo il nostro approccio parte dalla logica dell'integrazione, dalla definizione dei flussi informativi e dalla progettazione dei componenti software, individuando successivamente gli strumenti più adatti.
Dai sensori ai sistemi enterprise: progettiamo architetture capaci di collegare il mondo fisico alle piattaforme digitali.
Prima consulenti IT, poi fornitori di tecnologia.