Progettazione di un’Infrastruttura IoT Open-Source a Microservizi per il Monitoraggio e la Taratura di Sensori Industriali basati su LoRa = Design of an Open-Source Microservices IoT Infrastructure for Monitoring and Calibration of LoRa-based Industrial Sensor Networks

Negli ultimi anni, con l’avvento dell’Internet of Things (IoT) e la transizione all'Industria 5.0, la quantità di dati generati dai dispositivi connessi è cresciuta esponenzialmente. Sensori, macchinari industriali e dispositivi IoT producono continuamente informazioni che devono essere raccolte, elaborate e interpretate in tempo reale. Questa crescita esponenziale dei dati pone nuove sfide in termini di scalabilità e gestione efficiente delle informazioni. In ambito aziendale, specialmente nelle linee di produzione e automazione industriale, la necessità di raccogliere dati dai sensori è fondamentale per monitorare, ottimizzare e regolare i macchinari. Tuttavia, molte soluzioni proprietarie creano ecosistemi chiusi, rendendo difficile l’integrazione tra dispositivi di diversi produttori. Per questo motivo, diventa cruciale sviluppare un’infrastruttura standardizzata e open-source che permetta la gestione di dati provenienti da sensori eterogenei, garantendo al contempo scalabilità, affidabilità e facilità di integrazione. Un aspetto critico nelle aziende di oggi è la mancanza di soluzioni efficaci per il monitoraggio dello stato dei sensori e la loro taratura. Sebbene molte industrie abbiano implementato sistemi di acquisizione dati per il controllo della produzione, spesso questi sistemi non offrono una visione dettagliata sul corretto funzionamento e l'affidabilità dei sensori stessi. In molti casi, la taratura è eseguita manualmente o con strumenti non interconnessi al resto dell’infrastruttura digitale aziendale, aumentando il rischio di errori e inefficienze. Inoltre, l’assenza di un monitoraggio continuo può portare a guasti non rilevati e spreco di risorse. Per risolvere queste problematiche, diventa essenziale sviluppare una piattaforma capace non solo di raccogliere i dati provenienti dai sensori, ma anche di monitorarne lo stato e gestire i processi di taratura in modo automatizzato. In questo contesto, l’utilizzo di un’architettura a microservizi basata su Kafka e Spring Boot rappresenta un approccio innovativo ed efficace. Kafka consente una gestione affidabile e scalabile dei flussi di dati, mentre Spring Boot facilita lo sviluppo e la manutenzione di servizi modulari e indipendenti. L’adozione del protocollo LoRa (Long Range) per la comunicazione dei sensori permette di coprire vaste aree con un basso consumo energetico, rendendolo ideale per ambienti industriali. L’obiettivo di questo lavoro è quindi progettare e sviluppare un sistema distribuito e scalabile per la gestione di una rete di sensori LoRa, con particolare attenzione alla sua applicazione nel monitoraggio e nella taratura dei macchinari industriali. La piattaforma si propone di fornire una soluzione open-source, che possa essere adottata e personalizzata da aziende con esigenze diverse, riducendo i costi di integrazione e migliorando l’efficienza dei processi produttivi. Per raggiungere l’obiettivo di una gestione efficiente il sistema è stato composto da due parti principali: la Last Mile Network (rete sensori) e la Core Network (microservizi per l'elaborazione dei dati). I sensori, organizzati in Node, comunicano tramite LoRa con il Gateway, e Il server centrale, basato su un’architettura a microservizi, usa Kafka per garantire comunicazioni affidabili e scalabili tra componenti asincroni, ottimizzando l’efficienza produttiva e riducendo i costi di integrazione. In conclusione lo scopo di questo lavoro è sviluppare un sistema scalabile e opensource per gestire una rete di sensori LoRa.