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La “sensor integration” per un mondo più sicuro: i risultati di CAE e Fondazione Politecnico

febbraio 2021
La “sensor integration” per un mondo più sicuro: i risultati di CAE e Fondazione Politecnico

CAE è specializzata in sistemi di allertamento capaci di mitigare il rischio attraverso l’attivazione di allarmi locali o la segnalazione alle autorità preposte dei pericoli, più o meno imminenti. L’integrazione di questi sistemi locali con le reti geograficamente più distribuite, come quelle afferenti ai Centri Funzionali Decentrati delle Regioni, costituisce un grande valore aggiunto per tutti i livelli coinvolti.

Al fine di rafforzare la sua offerta e disporre di soluzioni sempre più efficaci, adatte per determinati scenari di rischio, CAE ha deciso di investire in ricerca e di coinvolgere “Fondazione Politecnico” nella realizzazione di un progetto ambizioso, denominato “L-Link2, progetto di ricerca per rafforzare le attività di gestione dell’emergenza a livello locale”.

Lo scopo del progetto, in termini di prodotto, è stato di rendere disponibili modelli market ready di integrazione di dati provenienti da più sensori di classi diverse. Per questo sono stati messi a punto due prodotti computazionali: “Smart Slope” relativo alle soglie di innesco di dissesti gravitativi superficiali e “Smart Channel” sul controllo in tempo reale del funzionamento di canali a pelo libero.

Il gruppo di lavoro del Politecnico di Milano, coordinato dal Prof. Giovanni Menduni in veste di responsabile della ricerca, è stato impegnato sia in studio sia in campo per un periodo complessivo di quasi due anni, includendo l’Ing. Ilaria Boschini, l’Ing. Federica Zambrini e l’Ing. Manuel Bertulessi. Al fine di testare le soluzioni che venivano messe a punto, il team ha poi lavorato a dei veri e propri casi applicativi. In particolare, sono stati impiegati dati e informazioni gentilmente concessi, a scopo di ricerca, dalla Società Valdostana delle Acque e dalla Regione Valle d’Aosta.

Uno dei lati innovativi dell’intero progetto è stato l’utilizzo dello schema logico di sensor integration, la cui applicazione ed evoluzione può arrivare a livelli per cui un sistema intelligente, equipaggiato con diversi sensori, può interagire e operare in un ambiente sconosciuto e in continua evoluzione senza il controllo umano. Laddove lo spazio d’azione non è conosciuto a priori, i sensori possono investigare e continuamente aggiornare il modello del mondo circostante. Si tratta di una materia relativamente recente e negli ultimi anni sta crescendo l’interesse nell’uso sinergico di più sensori per accrescere le capacità e possibilità di macchine e sistemi intelligenti.

Spesso i canali adduttori alle centrali idroelettriche sono installati su versanti impervi, caratterizzati da criticità idrogeologiche e a quote che potrebbero comportare l’inaccessibilità nel periodo invernale. La sorveglianza di questo tipo di infrastruttura critica è quindi difficoltosa ed è necessario ricorrere al monitoraggio da remoto. La necessità del monitoraggio di questo tipo di infrastruttura lineare è un tema emergente e la ricerca ha generato un prodotto denominato “Smart Channel”.

La concettualizzazione del canale è affidata a un modello di moto vario con integrazione delle equazioni complete del De Saint-Venant secondo uno schema implicito. Tale aspetto è affrontato attraverso lo sviluppo ad hoc di uno specifico codice di calcolo. L’output del modello matematico, implementato con opportune condizioni al contorno, fornisce la conoscenza dello stato normale di esercizio del canale e consente quindi una valutazione dello scostamento dallo stato di esercizio effettivo attraverso il confronto con i dati acquisiti dagli strumenti.

La data integration consente quindi di ottenere uno strumento di supporto alle decisioni da parte dell’operatore addetto al controllo impiantistico. Il sistema consente infatti di identificare e localizzare problematiche strutturali del canale quali rotture e frane di sponda o presenza di corpi estranei che ne ostruiscono il flusso. In questo modo l’operatore può decidere se e come intervenire, facendo una valutazione sulla pericolosità dell’anomalia ai fini della produzione e dell’eventuale generazione di scenari di rischio sul territorio. Si pensi ad esempio a una perdita del canale che può comportare l’imbibizione del versante a valle dello stesso e conseguentemente una frana superficiale.

Il prodotto “Smart Slope”, così come concepito, è uno strumento in grado di fornire informazioni riguardo la sicurezza di persone, edifici, infrastrutture ed è pertanto indiscussa la sua utilità nel campo della protezione civile e nella gestione di infrastrutture critiche. L’integrazione dei dati orari di pioggia spazializzati su una superficie statistica con una maglia di dimensioni pari a quelle di computazione per il modello dell’equilibrio della coltre detritica permette di ottenere un sistema in grado di prevedere l’evoluzione della saturazione del terreno in aree particolarmente soggette a fenomeni gravitativi degli strati superficiali.

“Smart Slope” consente di valutare la predisposizione all’innesco di fenomeni superficiali in relazione alla pioggia registrata dagli strumenti di misura installati in prossimità dell’area. Il prodotto comprende una parte consulenziale di analisi del problema, un set di sensori e il relativo sistema di trasmissione, la acquisizione dei dati geometrici/topografici a supporto del modello e una customizzazione del software per il caso in esame oltre che alla customizzazione della dashboard di visualizzazione.

Lo strumento è particolarmente indicato per territori montani caratterizzati da versanti acclivi e quote non troppo elevate, dove è fortemente presente il fenomeno di dissesto gravitativo della coltre detritica.



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