Uno smart system per il controllo delle inondazioni proposto dall’ICAR-CNR | Ingegneri.info

Uno smart system per il controllo delle inondazioni proposto dall’ICAR-CNR

Il progetto di un sistema cyber fisico volto al controllo delle reti urbane col fine di mitigare i danni prodotti da alluvioni ed eventi piovosi estremi

Inondazioni
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L’andamento delle piogge, gli eventi piovosi estremi e le ondate di calore hanno ormai assunto caratteri che solo in parte conoscevamo e che andranno ad aumentare.

È proprio nelle aree urbane, ove si produce la quota più rilevante di emissioni, che l’intensità e frequenza dei fenomeni metereologici estremi sta determinando danni crescenti a edifici e infrastrutture mettendo in pericolo vite umane.

Lo sviluppo socioeconomico e la crescente espansione delle città verso le pianure alluvionali sono infatti, oltre ai sostanziali mutamenti climatici, le cause principali dei danni causati da eventi metereologici estremi.

Ed è proprio sul progetto di un sistema intelligente per il controllo decentrato in tempo reale delle reti di drenaggio urbano, al fine di mitigare i danni prodotti da allagamenti ed eventi piovosi estremi, che si basa lo studio condotto dall’Icar-Cnr in collaborazione con il Dipartimento di ingegneria civile dell’Università della Calabria ed il Comune di Cosenza con il supporto del progetto Pon Res-Novae.

Il progetto dello smart system per il controllo delle inondazioni: in cosa consiste?

Secondo una ricerca pubblicata sulla rivista Journal of Network and Computer Applications (Jnca), le applicazioni dell’Internet of Things (IoT) possono essere d’aiuto per prevedere, gestire ed arginare gli allagamenti prodotti dalla saturazione della rete di drenaggio ed il sovraccarico degli impianti di depurazione a seguito degli eventi piovosi intensi tramite l’installazione di dispositivi capaci di interagire con la rete e trasferire dati e informazioni.

Sviluppando un sistema cyber-fisico per il controllo decentralizzato ed in tempo reale delle reti di drenaggio urbano mediante riallocazione del carico nelle reti idrauliche attraverso l’utilizzo di sensori IoT e paratoie intelligenti per deviare il flusso, il progetto dell’Icar-Cnr, prevede infatti, di dotare le condotte delle reti di drenaggio di sensori e paratoie elettromeccaniche intelligenti, coordinate da un algoritmo di consenso decentralizzato e controllate localmente attraverso un regolatore che consente di definire il grado di apertura della paratoia in modo da regolare il deflusso e la portata dell’acqua nella condotta.

“Per mitigare i fenomeni suesposti – spiega Andrea Vinci, ricercatore dell’Icar-Cnr e tra gli autori dello studio – i sistemi distribuiti di controllo in tempo reale rappresentano una soluzione valida e conveniente. Il metodo mira a ottimizzare la capacità di invaso della rete di drenaggio urbano, in modo da utilizzare le porzioni più scariche per accumulare gli eccessi ed evitare allagamenti e sovraccarico degli impianti di depurazione a valle della rete. L’approccio decentrato permette al sistema di superare guasti ed ostruzioni in punti specifici delle condotte”.

Qual è il ruolo del big data? E quali vantaggi porta nella gestione degli allagamenti?

L’introduzione di sensori intelligenti nelle tubature – spiega Giandomenico Spezzano, Dirigente di Ricerca dell’Icar-Cnr – permette di rilevare costantemente dati su qualità, quantità e pressione dell’acqua lungo le reti di scolo. Utilizzando questi dati, adeguati algoritmi definiti “di gossip” volti allo scambio di informazioni, comunicando un valore che indica l’altezza media dell’acqua nelle condotte, permettono alle paratoie di agire in tempo reale, determinando l’apertura e la chiusura in modo da deviare le acque in eccesso nelle aree meno cariche ed evitare fenomeni disastrosi, minimizzando e ottimizzando l’utilizzo dei canali di comunicazione.

La validazione dello studio e le sperimentazioni condotte nella città di Cosenza:

Per validare lo studio condotto, sono state eseguite simulazioni utilizzando una versione personalizzata del software di simulazione Swmm (Storm Water Management Model) sul sistema di drenaggio della città di Cosenza, considerati i fenomeni piovosi intensi e dannosi degli ultimi anni.

Gli esperimenti condotti ottengono ottimi risultati, mostrando infatti, a fronte anche di eventi piovosi estremi, una riduzione significativa degli allagamenti e degli sversamenti di acque non depurate, confermando l’utilità dell’IoT nella gestione dei fenomeni alluvionali.

L’importanza dell’IoT nella gestione delle emergenze urbane:

La tecnologia dell’Iot, oltre ad essere utile per la previsione e gestione dei fenomeni alluvionali, può anche essere valida per l’ottimizzazione delle risorse idriche urbane e far fronte al fenomeno della siccità di cui abbiamo ampiamente sofferto negli ultimi anni e che rappresenta ancora una minaccia per il futuro.

Secondo quanto aggiunto infatti da Patrizia Piro, prof. Ordinario di Idraulica presso il Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università della Calabria, “con l’aiuto dell’Iot è possibile gestire i fenomeni alluvionali contribuendo, nel contempo, a risolvere il problema della scarsità idrica per l’agricoltura”.

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