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Come funziona il sistema WSN per il monitoraggio degli argini dei fiumi

Gli eventi come le alluvioni possono essere previsti e monitorati attraverso strumenti “real time”. Come i sensori wireless WSN. Ecco come funzionano

Diagramma di funzionamento di un sistema WSN (fonte: CAE spa)
Diagramma di funzionamento di un sistema WSN (fonte: CAE spa)
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Il 4 novembre 2016 si è celebrato il 50° anniversario dell’alluvione di Firenze. Il capoluogo toscano fu il centro nevralgico dell’evento, ma l’alluvione interessò anche altre regioni del nord est e dell’Italia centrale furono interessate, sempre in quell’autunno, da precipitazioni persistenti che causarono inondazioni ed allagamenti. Era il 1966, quindici anni prima vi era stata l’alluvione nel Polesine, quindi episodi di dissesto idrogeologico che provocarono vittime e danni.

Oltre ad effettuare interventi strutturali e non strutturali, attività di prevenzione ed educazione della cittadinanza, anche il monitoraggio in tempo reale del territorio ha la sua importanza in termine sia di registrazione degli eventi che si manifestano sia di pre-allerta.
La rete wireless Sensor Network (WSN) è costituita da un numero variabile di nodi autonomi (mote), distribuiti nello spazio, che cooperano tra loro per monitorare le variabili di interesse.
I nodi hanno a bordo i sensori, i quali rilevano i dati di interesse, per poi essere trasmessi alla base station per essere rilevati e processati.

Caratteristiche del sistema WSN
1. Disposizione: può essere randome o ad hoc;
2. Dimensione: dai mm ai cm;
3. Costituito da piattaforme e sensori di differente tipo a secondo dalla finalità che occorre perseguire;
4. La comunicazione è wireless;
5. La struttura può essere a stella (single hop) o ad albero (multi hop);
6. La durata può essere diversificata a seconda dell’impiego e del fenomeno che si deve osservare: da ore ad anni.

Caratteristiche dei nodi
I nodi devono possedere la seguente strumentazione;
1. Trasmettitore radio;
2. Microcontrollore;
3. Alimentazione;
4. Sensori, la cui tipologia si differenzia a seconda della variabile o dell’evento correlato che deve essere osservato, ad esempio pluviometro, anemometro ed accelerometro.

Utilizzo del sistema WSN ed esempi applicativi
Questa tecnologia trova largo impiego anche nel monitoraggio ambientale e territoriale: si usano specifici sensori atti a valutare ad esempio la qualità dell’aria e dell’acqua e delle condizioni del suolo.
L’utilizzo di questo tipo di strumentazione produce di fatto un aumento delle applicazioni utili alla segnalazione di fenomeni di dissesto (Landscape Remote Monitoring: sistema automatico di controllo delle frane) o la gestione dei sistemi di allertamento.

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fonte: CAE spa

In occasione del convegno COWM, Citizen Observatories for Water Management, tenutosi a Venezia lo scorso giugno 2016 ed organizzato dall’Autorità di Bacino dei Fiumi dell’Alto Adriatico, sotto l’alto patrocinio della Commissione Europea, del Ministero per l’Ambiente e della Protezione Civile Nazionale, sono state presentate diverse applicazioni del monitoraggio wireless degli argini dei fiumi, ma anche, nel caso delle alluvioni, la prevenzione passa attraverso il monitoraggio della rete idrica che comprende anche lo stato di salute dell’alveo.

Ad esempio, la Regione Veneto, dopo la fuoriuscita di 25 milioni di metri cubi d’acqua e a seguito degli interventi di riparazione dell’argine è stato comunque riscontrato un problema di infiltrazione che indebolisce l’argine; a questo proposito la Regione ha scelto quindi di indagare 100 chilometri di arginature lungo il corso del Bacchiglione (per un costo contenuto di 150 euro al chilometro), dalla zona sud di Vicenza fino al Padovano, l’area più ad alto rischio in Veneto.
Le indagini hanno consentito una ricostruzione tridimensionale dello stato di salute degli argini, rilevando parametri quali la temperatura in profondità e la presenza magari non contemplata di acqua.
Altro esempio, è in corso da gennaio lungo il Secchia il monitoraggio in tempo reale dello stato di salute degli argini. Il progetto si basa sulla collaborazione tra AIPO, Agenzia Interregionale per il Po e CAE Spa, azienda leader nel settore delle tecnologie di acquisizione dati a scopo di protezione civile. Nel Modenese è stata introdotta la tecnologia WSN (Wireless Sensor Network).

Una stazione di monitoraggio multirischio – spiega Guido Bernardi, CAE spa – raccoglie i dati di sensori disposti a maglia su tutto il tratto arginale consentendo di trasmettere in tempo reale dati relativi a temperature o movimenti a diverse profondità. La centralina di monitoraggio funziona in ogni condizione: è alimentata con fotovoltaico e trasmette anche via radio, evitando così quelle interruzioni possibili nei casi di black out” (comunicato stampa COWN 2016).

Una sola centrale può monitorare e inviare in diretta su App ai tecnici, i dati per un tratto fino a 2 km (con 10 punti di monitoraggio) per un investimento di 150mila euro.

Leggi anche: I ponti crollano senza manutenzione: le indicazioni delle NTC 08

FONTI CONSULTATE/WEB
http://www.cae.it/it/idrometeorologia.php
http://www.arpae.it/sim/pagine/osservazioni_e_dati/grafico_sensore.php?t=L&c=23466
http://www.comune.cavezzo.mo.it/doc.asp?id_doc=3132
http://www.agenziainterregionalepo.it/pubblicazioni-e-documentazione/cat_view/48-pubblicazioni-e-documentazione/235-evento-alluvionale-fiume-secchia-19-gennaio-2014-documentazione-20152016.html

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