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Il ruolo dei big data e dell’iot nell’ottimizzazione delle risorse, la gestione degli sprechi, l’analisi predittiva e la soddisfazione del consumatore.
Nel precedente articolo abbiamo visto quali siano i quattro gli asset da parametrare e su cui agire per garantire un futuro in cui l'approvvigionamento idrico sia sufficiente per la popolazione mondiale e, dopo aver identificato nelle perdite d’acqua degli impianti il problema prioritario, abbiamo introdotto la soluzione proposta da Sensoworks.
É ora il caso di fare una breve overview sul ruolo della tecnologia per l’efficientamento della filiera idrica, per poi scoprire come Sensoworks stravolge, ottimizzandolo, il modo di gestire le infrastrutture.
Come già argomentato nell’articolo precedente, Infrastrutture obsolete unitamente all’inefficienza del sistema idrico rendono necessario un investimento massivo in tecnologia per migliorare il servizio.
La Community Valore Acqua ha individuato quattro pilastri per l’efficientamento del settore idrico:
I primi tre punti, imprescindibili, sono macro-scelte a livello industriale su cui qualsiasi amministrazione saggia dovrà convergere nel brevissimo periodo, senza se e senza ma. Il quarto punto, con lo stesso fattore di urgenza, è quello in cui la soluzione di Sensoworks trova ampio spazio pratico di intervento, vediamo come.
La gestione delle reti idriche sparse sul territorio è complessa. Molti dei componenti del sistema fisico delle reti non sono facilmente accessibili, come ad esempio i sensori di pressione o di flusso. É quindi di vitale importanza la convergenza tra IT (Information Technology) e OT (Operation Technology).
La sola convergenza tra IT e OT però non è sufficiente, ed è per questo che entrano in gioco le tecnologie abilitanti come mobility, connectivity e IoT. Le soluzioni di modellazione idraulica, e la loro digitalizzazione, consentono ad esempio una simulazione accurata delle prestazioni nei punti chiave della rete. Le tecniche di sensori virtuali permettono di calcolare flussi e pressioni laddove non è possibile inserire sensori reali.
Per rendere le reti idriche resilienti, efficienti e sostenibili è fondamentale che la gestione, il monitoraggio e il controllo siano automatizzati anche in remoto.
L’obiettivo è quello di rispondere in tempo reale alle richieste d’acqua e, di garantire la sicurezza degli impianti e della stessa acqua erogata, passando a un servizio basato su sistemi predittivi invece che reattivi: per efficientare servono dati, per gestirli, analizzarli e restituirli in maniera comprensibile servono software e servizi digitali.
Le perdite d'acqua da tubazioni idriche in pressione sono molto delicate: oltre a causare danni economici derivanti dallo spreco di acqua, rischiano di provocare conseguenze ben più serie e pericolose, tra cui infiltrazioni, frane, allagamenti o cedimenti del terreno.
Gli operatori e le multiutility hanno quindi deciso di puntare decisamente sulla manutenzione predittiva. L’obiettivo è di individuare i punti dell’infrastruttura dove è più probabile una rottura della rete: in questo modo è possibile intervenire con la sostituzione della condotta a rischio prima che il danno si verifichi, anche grazie all’utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale.
Ma cosa fa effettivamente Sensoworks nella sua applicazione alle infrastrutture idriche?
Individua i tratti di rete con maggior probabilità di rottura. Analizza il piping idrico con gestione prioritaria degli asset più critici, con conseguente diminuzione delle perdite idriche e incremento di efficienza nella gestione.
Sviluppa un modello di rete con algoritmi di AI, alimentato da dati real time dal campo, che vada a ottimizzare la pressione di rete e per ridurre perdite e consumo energetico per il pompaggio.
Prioritizza gli interventi di manutenzione e pianificazione degli operatori e dei percorsi in funzione del rischio associato mediante algoritmi di geo-routing.
Crea smart alarm ed integra eventuali smart meter per aumentare efficienza e tempestività di intervento, riuscendo ad intervenire preventivamente rispetto a un potenziale guasto o derive dei misuratori.
Interviene tramite revamping e digitalizzazione degli asset per l’adozione delle normative europee, ad esempio Water Safety Plan e nuove disposizioni provenienti da ARERA (e.g. decreto n.76 luglio 2020).
Sensoworks fornisce quindi le tecnologie più avanzate per monitorare, predire e controllare dati complessi e provenienti da diverse fonti in tempo reale, anche nell’idrico!
Se sei interessato a una panoramica completa sul concetto di INFRASTRUTTURA IDRICA 4.0 puoi scaricare il nostro White Paper cliccando qui!
Ça va sans dire: non c’è civiltà dall’inizio dei tempi che non abbia rincorso l’acqua dolce e provato a controllarla, gestirla e depurarla in quanto bene primario necessario alla vita.
Tutte le grandi città sono nate sulle rive di grandi fiumi o ne hanno deviato il corso a proprio vantaggio con dighe e infrastrutture tecniche spesso di pregiata fattura, vista l’importanza che il bene trattato aveva e ha ancora oggi.
Dighe, acquedotti, cisterne, depuratori: più alta era la qualità di queste infrastrutture e migliore sarebbe stata la qualità dell’acqua a disposizione e, di conseguenza, la vita dei cittadini. Secoli fa non ci si poneva il problema rispetto alla disponibilità di una risorsa come l’acqua, ritenuta “infinita” e sempre disponibile. Oggi siamo invece a un punto di svolta e le prossime azioni dell’uomo nei confronti del bene dei beni saranno fondamentali per l’approvvigionamento futuro.
L’acqua dolce è, infatti, un bene ad altissimo valore, se facciamo nostro l’assunto economico secondo cui il valore di un bene è determinato dalla sua scarsità e questa oggi scarseggia sempre più.
Oltre due miliardi di persone vivono attualmente in aree soggette a stress idrico e circa 3,4 miliardi di persone - il 45% della popolazione mondiale - non hanno accesso a strutture igienico-sanitarie gestite in modo sicuro. Non solo, il deficit idrico globale arriverà al 40% entro il 2030.
Come possiamo intervenire? Sono quattro gli asset da parametrare e su cui agire per garantire un futuro in cui l'approvvigionamento idrico sia sufficiente per la popolazione mondiale:
L’uso globale di acqua dolce è aumentato di sei volte negli ultimi 100 anni e continua a crescere a un tasso di circa l’1% all’anno dagli anni ‘80 (AQUASTAT, s.d.), principalmente nella maggioranza delle economie emergenti, nonché nei paesi a basso e medio reddito (Ritchie e Roser, 2018). Quali sono i principali fattori che influiscono sull’attuale crescita di richiesta di acqua?
A ciò si aggiunge l’agricoltura, che include attività quali l’irrigazione, il prelievo di acqua per il bestiame e l’acquacoltura, responsabile del 69% dei prelievi idrici globali. Rapporto che può raggiungere il 95% in alcuni paesi in via di sviluppo (FAO, 2011a). L’industria (compresa la generazione di elettricità ed energia), invece, è responsabile del 19%, mentre i comuni lo sono del restante 12%. La maggior parte degli autori concorda sul fatto che l’uso dell’acqua per l’agricoltura dovrà però affrontare una crescente competizione in termini di domanda da parte dell’industria e dei settori energetici, ma anche dagli usi municipali e domestici, principalmente in funzione dello sviluppo industriale e del miglioramento della copertura dei servizi idrici e igienico-sanitari nei paesi in via di sviluppo e nelle economie emergenti (OCSE, 2012; Burek et al., 2016; IEA, 2016).
Lo stress idrico colpisce molte parti del mondo ed è definito come una condizione, temporanea o prolungata, di assenza di acqua, solitamente carente a livello del terreno. Si tratta spesso di un fenomeno stagionale o annuale e si stima che circa quattro miliardi di persone vivano in aree che soffrono di grave scarsità idrica fisica per almeno un mese all’anno (Mekonnen e Hoekstra, 2016).
Secondo il rapporto del World Resources Institute (WRI), che ha misurato la domanda e la disponibilità di acqua in 167 Stati, l’emergenza dell’acqua sarà uno dei problemi più seri che colpirà il nostro pianeta, non solo nelle zone povere ma anche nei Paesi più sviluppati. Entro il 2040 infatti saranno ben 33 gli Stati che dovranno affrontare uno stress idrico “estremo”: tra questi circa 14 si trovano nella sola area mediorientale, con gravi rischi di instabilità politica, ma la scarsità di risorse idriche, sottolineano i ricercatori, si farà sentire anche in altre parti del mondo tra cui anche in alcune zone italiane e balcaniche.
A causa della mancanza di capacità di monitoraggio e comunicazione, soprattutto in molti dei paesi meno sviluppati, i dati sulla qualità dell’acqua globale rimangono scarsi.
La qualità dell’acqua si è in ogni caso deteriorata a causa dell’inquinamento in quasi tutti i principali fiumi in Africa, America Latina e Asia e, a livello globale, si stima che l’80% di tutte le acque reflue industriali e urbane venga rilasciato nell’ambiente senza alcun trattamento previo, con effetti dannosi sulla salute umana e sugli ecosistemi. Come già noto, a paesi meno sviluppati corrisponde un rapporto percentuale maggiore e strutture per il trattamento delle acque reflue gravemente carenti (WWAP, 2017). Anche la gestione poco oculata del deflusso agricolo è considerata una delle criticità più diffuse legate alla qualità dell’acqua a livello globale (OCSE, 2017a).
La qualità dell’acqua per la società è determinata dalla qualità e dalla “salute” delle infrastrutture idrauliche che vengono impiegate per captarla, immagazzinarla o trasportarla. A conferma dell’incipit di questo articolo, lo sviluppo socio-economico risulta infatti piuttosto limitato in quei paesi che non dispongono di infrastrutture sufficienti per gestire l’acqua.
C’è poi una vasta fetta di popolazione (circa 1,6 miliardi di persone) che, pur avendo disponibilità fisica di acqua, deve affrontare la scarsità d’acqua “economica”: l’acqua c’è ma mancano le infrastrutture necessarie per accedervi (Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture, 2007). Si stima quindi che entro il 2030, gli investimenti nelle infrastrutture igienico-sanitarie e per la fornitura idrica dovranno corrispondere a circa 900-1.500 miliardi di dollari americani all’anno, circa il 20% del fabbisogno totale necessario per tutti i tipi di investimenti infrastrutturali (OCSE, 2017b). Circa il 70% degli investimenti totali nelle infrastrutture saranno nel Sud globale, con un’ampia quota nelle aree urbane in crescente sviluppo (GCEC, 2016). Nei paesi sviluppati, saranno necessari ingenti investimenti per la ristrutturazione e l’aggiornamento.
Questa la situazione, quindi che fare?
La soluzione risiede nella transizione verso un modello di economia circolare nell’utilizzo delle risorse idriche e nell’implementazione di soluzioni tecnologiche sostenibili e predittive per il monitoraggio delle perdite dagli impianti, vero tallone di achille delle infrastrutture idriche.
Sensoworks offre una soluzione dedicata alle perdite d’acqua da condutture cosiddette primarie, ovvero quelle condutture pubbliche che portano l’acqua nei quartieri e la smistano poi nelle abitazioni.
La piattaforma identifica la perdita tramite una serie di sensori che, posti nella parte esterna dei tubi (la parte non impermeabile), capta vibrazioni e suoni e riesce a identificare i diversi status della tubatura segnalando anomalie e permettendo un intervento immediato. Raccoglie inoltre dati in real time che, aggregati ed elaborati, forniscono un data-set predittivo fondamentale per pianificare la giusta manutenzione ed evitare interventi last minute onerosi e poco risolutivi sul lungo termine.
Di questo parleremo nel prossimo articolo sul blog di Sensoworks. Nel mentre, se vuoi una panoramica completa sul concetto di INFRASTRUTTURA IDRICA 4.0 puoi scaricare il nostro White Paper cliccando qui!
Secondo una classificazione dell’Università di Vienna, ci sono 6 fattori che distinguono una cosiddetta smart city:
Ogni fattore contribuisce alla realizzazione di una smart city dove la distanza fra bisogni e soddisfazione viene colmata. La tecnologia che ci aiuta a creare una città intelligente è l’IoT (l’Internet of Things), dove qualunque cosa “prende vita” grazie a sensori appositamente installati e una connessione wireless stabile in ogni angolo della città. Tutti i dati generati dai sensori convergono verso un “cervello” centrale dove vengono elaborati più approfonditamente da sofisticati algoritmi di Intelligenza Artificiale così che le “cose intelligenti” possa agire in modo conforme alle preferenze e alle abitudini umane.
Le cose divenute intelligenti rompono la distanza spaziale e ci permettono di soddisfare tutti i nostri bisogni nel minor tempo possibile, senza dover persino uscire di casa.
Nonostante l’urbanizzazione non sia un fenomeno prettamente recente, questi ultimi decenni hanno visto una crescita esponenziale della popolazione urbana. Solo 15 anni fa la popolazione rurale era ancora la maggioranza delle persone sulla Terra. Solo nel 2007 la popolazione urbana ha superato quella delle aree rurale per la prima volta nella storia!
Ciò dovrebbe essere abbastanza per comprendere l’enorme cambiamento demografico e urbano. Ma soprattutto, dovrebbe essere abbastanza per realizzare l’immenso impatto che questo cambiamento delle nostre vite ha avuto sull’ambiente e sulla società di cui facciamo parte. Se a questo aggiungiamo anche il fatto che viaggiare e spostarsi in giro per le città, per turismo o per lavoro, sia sempre più semplice, così come l’acquisto di macchine e mezzi di trasporto, allora possiamo immaginare quanto complessa sia la società odierna.
Se inquinamento, sovrappopolazione, mobilità mediocre erano veri tre decenni fa, oggi troviamo questi problemi esponenzialmente amplificati da un maggior numero di persone che risiedono in aree urbane ed esacerbati da anni di politiche inefficienti e inattività. Tuttavia, è anche vero che oggi possiamo accedere più facilmente a tecnologie e soluzioni avanzate.
Le tecnologie di cui siamo a disposizione oggi ci aiutano a raccogliere e processare i dati di cui abbiamo bisogno per valutare situazioni critiche o per potenziare l’efficienza di processi di manutenzione e conservazione. L’IoT è una soluzione incredibile in questo senso: ci permette non solo di avere costantemente un occhio sui posti dove abbiamo installato dei sensori, ma anche di raccogliere tutti i dati necessari, di inviarli a un terminal e di tradurli in informazioni leggibili.
Tecnologie per la trasmissione di dati si sono evolute moltissime negli ultimi anni e permettono un livello di connettività altissimo in ogni angolo della città: pensiamo soltanto a come siamo passati dal 2G al 5G in poco meno di 30 anni - con le nuove tecnologie 6G attualmente sotto sviluppo. Questo sviluppo tecnologico ci permette di inviare e ricevere quantità di dati impensabili giusto qualche decennio fa. Non solo, ma siamo a disposizione anche di tecniche di registrazione e messa in sicurezza di dati, come la tecnologia blockchain, che cripta i dati in un registro non modificabile di dati per consulto e utilizzo futuro.
Tutto ciò ha portato a un coinvolgimento più ampio di tecnologie e aziende nella vita pubblica, portando il settore privato e i fornitori di nuove soluzioni più vicini alla pubblica amministrazione. Ad oggi, è molto più comune vedere contratti e partenariati tra il settore pubblico e privato per il monitoraggio e la fornitura di tecnologie per infrastrutture e cantieri, dando vita a un nuovo modo di concepire l’espansione e il controllo delle infrastrutture e delle utenze cittadine.
Città ovunque nel mondo già si stanno avvantaggiando con tutta una serie di nuove soluzioni, metodologie e dispositivi come sensori, controller, dispositivi di comunicazione, videocamere nel tentativo di diventare realmente delle smart city. Tuttavia, installare questi dispositivi è solo il primo passo nella trasformazione verso una città intelligente. Altrettanto importante è l’implementazione di un “cervello”, un terminal centrale che garantisca il dialogo fra dispositivi e persone.
Un esempio di soluzione attraverso il monitoraggio di dati è quello della mobilità e del traffico. Raccogliere e tradurre i dati necessari può aiutarci a monitorare il traffico e i parcheggi o a supportare alti numeri di veicoli in circolazione senza incorrere in costi di ampliamento stradale o costruzione nuove corsie e aree parcheggio.
Soluzioni che prevedono l’uso di sensori installati nel manto stradale per registrare se un veicolo è parcheggiato nello spazio sopra o piazzati all’entrata e uscita di parcheggi possono darci un’idea della disponibilità di spazi per parcheggiare il proprio veicolo. Mentre una combinazione di sensori come lettori per le targhe, sensori all’interno del veicolo, telecamere CCTV per controllare il traffico, sensori installati nel manto stradale per monitorare la circolazione e la sosta dei veicoli ci dà un’ottima valutazione della situazione del traffico corrente.
Nonostante queste soluzione possano risultare confinate a una sola area critica e specifica, piuttosto che agire su tutta la città, le nuove metodologie V2I (“vehicle to infrastructure”, opposte a V2V, “vehicle to vehicle”), invece, possono darci una visione più olistica del sistema stradale cittadino. Per esempio, corsie con sensori V2I possono notificarci di potenziale traffico più avanti o persino di condizioni metereologiche in arrivo, suggerendoci di rallentare o di seguire una strada alternativa per non rimanere bloccati nel traffico.
Tuttavia, nonostante le nuove tendenze sulla micromobilità e la larga adozioni di mezzi di trasporto alternativi, l’utilizzo inefficiente delle strade è ancora un problema rilevante per le grandi città del mondo. Gli ingorghi stradali hanno un forte impatto sull’ambiente, oltre a porre problemi di inquinamento acustico e a far perdere tempo ai molti pendolari bloccati nel traffico o aspettando il verde davanti a semafori obsoleti. Per quanto sembri strano; sì, è stato provato che i sistemi attualmente in uso per i semafori sono obsoleti.
Inoltre, parcheggiare e rimanere bloccati nel traffico non sono solo causa di ingorghi e frustrazione, ma hanno effetti indesiderati anche sulle fonti di guadagno delle municipalità. I parcheggi, ad esempio, sono solitamente la seconda o terza fonte di guadagno per le città. Un uso errato di parcheggi e infrastrutture - come la mancanza di parcheggi a più piani nei centri città - possono avere ripercussioni non solo sull’ambiente, ma anche sulle finanze cittadine.
Sistemi di Advanced Traffic Management Systems (ATMS) e Advanced Traveler Information Systems (ATIS), tuttavia, si basano principalmente su misure euleriane da posizione fissa e da rilevatori di loop e radar. Questi possono raccogliere dati riguardo al flusso, la velocità e la locazione di veicoli (come negli esempi che abbiamo visto prima), ma non possono darci informazioni riguardo la traiettoria di questi, come osservazioni dirette sulla direzione o il tempo di viaggio - cioè misure lagrangiane. Ciò vuol dire che stiamo perdendo l'opportunità di ottenere indizi importanti sul comportamento del traffico per capire come migliorare le nostre città al meglio.
Dati collezionati da diversi sistemi che impiegano misure lagrangiane, insieme a soluzioni e misure avanzate già esistenti, ci permetterebbero di avere una visione più olistica della vita cittadina e di istruire al meglio autisti e passanti riguardo la situazione attuale del traffico e dei parcheggi, non solo per determinate aree in un dato lasso di tempo, ma anche prevedendo la scorrevolezza del traffico, la durata del viaggio, il probabile tempo di partenza delle macchine parcheggiate e così via.
Nonostante città come Shanghai, Pittsburgh, Londra, New York, Milano, ecc., abbiano già implementato delle importanti innovazioni nel contesto urbano e si dirigano rapidamente verso un concetto di smart city, c’è ancora molto spazio per l’ulteriore progresso del benessere cittadino. Per questo, Sensoworks crede che non dovremmo mai fermare la ricerca per nuove soluzioni che possano semplificare e migliorare le nostre città e le nostre vite.
I contesti urbani sono diversi e differenti, ognuno con i propri bisogni e peculiarità. Per questo Sensoworks ha sviluppato una piattaforma altamente personalizzabile e impiegabile attraverso vari settori.
Tutti i nostri prodotti sono progettati da ingegneri specializzati per assicurare la massima efficienza riguardo a caratteristiche, architetture e UX, sia per privati che per la pubblica amministrazione. Inoltre, collaboriamo strettamente con i produttori e gli integratori di HW. L’ecosistema che abbiamo costruito - e che miglioriamo costantemente - ci permette di delineare la nostra piattaforma come una vera e propria soluzione end-to-end, dai sensori prodotti dai nostri partner all’integrazione dei nostri servizi nell’intera architettura del cliente.
Che la tua sia un’azienda privata o una pubblica istituzione, abbiamo sviluppato la nostra piattaforma per essere vicina alle tue reali necessità: flessibile, per permetterti di partire a costi bassi e crescere velocemente nel tempo; integrabile con nuovi strumenti nel futuro (e tagliare facilmente i software obsoleti).
La nostra attenzione è focalizzata fortemente sull’uso dei dati che devono essere disponibili velocemente e trasformati in informazioni nell’immediato. A permetterlo è la nostra componente Edge, che permette che i dati siano analizzati in real time direttamente dalle componenti periferiche. Le stesse decisioni vengono prese direttamente sul luogo dell’evento, garantendo tempi di risposta pressoché immediati e a bassa latenza.
Il componente di Edge computing, inoltre, consente di raccogliere dati da diverse tipologie di dispositivi, tutti connessi allo stesso Edge gateway che funge da hub per la connettività. In questo modo i dati vengono inviati alla piattaforma in Cloud da un unico gateway: questo consente inoltre l’unione di più dispositivi insieme, evita il ricorso a singole connessioni “one-to-one” (sensore/terminale), e abbatte il dispendio di energia, migliorando in definitiva l’efficienza generale della connettività nelle città intelligenti.
Parlando di smart city, non lavoriamo solo per gestire i problemi legati al parcheggio, ma con l’obiettivo più ampio e di lungo termine di creare un’unica infrastruttura che accolga i dati relativi a tutte le attività cittadine, eventualmente integrabili con software e applicazioni terze. E facilitare, così, le condizioni di vita per l’intera comunità.Se vuoi saperne di più sulle funzionalità della nostra piattaforma, e scoprire l’intera gamma di soluzioni di monitoraggio, scrivici. Commenta l’articolo o visitaci su sensoworks.com.
