Ponti, scuole, acquedotti: la sicurezza delle infrastrutture critiche passerà dal 5G e dalla fibra Fastweb

Un sistema in grado di monitorare, in tempo reale, lo stato di infrastrutture critiche come ponti, scuole e acquedotti. Una soluzione che mette assieme i concetti di 5G, IoT e Cloud per risolvere, potenzialmente, uno dei grandi problemi italiani. È ciò a cui ha lavorato Fastweb e che oggi è pronto a essere implementato su larga scala. Si chiama “Smart Infrastructure” e si propone di rivoluzionare il concetto stesso di manutenzione nel settore delle opere pubbliche, come ci spiega Marco Pennarola, Head of Go-to-Mkt Convergence Ent&Whs di Fastweb.

Qual è il principio di funzionamento della vostra soluzione di monitoraggio infrastrutturale?

Si tratta di una soluzione completa che utilizza le fibre ottiche con all’interno cablati dei sensori passivi che permettono di determinare le variazioni di un’infrastruttura (ad esempio: deformazioni, vibrazioni, carichi) e che si basa sul paradigma dell’Internet of Things. In particolare, la fibra si posa lungo l’opera da monitorare, per esempio coprendo un ponte, e i sensori al suo interno inviano periodicamente le misurazioni a un apparato di raccolta, una sorta di gateway, appena all’esterno dell’infrastruttura. I dati raccolti vengono inviati attraverso la rete a banda ultra larga, ad es. Fibra o 4G/5G, alla piattaforma di elaborazione in Cloud dove è presente un software che, basandosi su sofisticati modelli matematici, determina lo «stato di salute» dell’infrastruttura e genera report, alert e notifiche in caso di superamento di soglie prestabilite che confluiscono all’interno di una dashboard centralizzata di semplice utilizzo.

La centralità del 5G nel vostro sistema è solo relativa al monitoraggio in tempo reale dei parametri o risulta cruciale per altri aspetti?

Sicuramente le caratteristiche dalla tecnologia 5G – quali la grande quantità di banda, il controllo della latenza e l’alta densità di device gestibili per chilometro quadrato – saranno centrali per la diffusione dei sistemi IoT, inclusi quelli di monitoraggio infrastrutturale. L’elevata densità sarà particolarmente interessante quando un elevato numero di device sarà concentrato in spazi limitati e, grazie all’alta banda ed alla ridotta latenza, la possibilità di gestire un numero elevatissimo di misurazioni in poco tempo. E ancora, la possibilità di destinare risorse dedicate alle applicazioni di monitoraggio, ad esempio in termini di priorità, secondo l’innovativo meccanismo dello “slicing” introdotto dal 5G con il quale posso riservare una “fetta” di risorse di rete. A titolo di esempio, in uno stadio affollato di persone e di smartphone 5G, sarà possibile assegnare comunque una priorità in termini di risorse di banda alla trasmissione di misurazioni sulle infrastrutture interne o esterne allo stadio. Oggi, viceversa, in una situazione simile non saremmo in grado di garantire la priorità alla comunicazione delle misure dei sensori rispetto alla comunicazione dei cellulari 4G.

Il primo passo per una simile tecnologia è certamente l’adozione da parte dei gestori delle infrastrutture. Siamo pronti per una diffusione su larga scala?

Il livello di affidabilità e scalabilità della piattaforma IoT che abbiamo realizzato con i nostri partner tecnologici consente senz’altro un’adozione su larga scala. Al tempo stesso, soluzioni che portano una forte discontinuità rispetto al passato prevedono come sempre un’adozione di alcuni primi pionieri/early adopter, rappresentati da quelle realtà del pubblico e del privato maggiormente visionarie e innovative. Negli ultimi mesi abbiamo incontrato diversi interlocutori – ad esempio, comuni, città metropolitane e province interessate ad applicazioni per monitorare scuole, musei, opere d’arte, ponti, ma anche utility per migliorare l’efficienza di acquedotti e oleodotti, o concessionarie per il monitoraggio e la messa in sicurezza di viadotti, gallerie o altre infrastrutture stradali – a conferma di un interesse molto elevato e della disponibilità di una soluzione particolarmente flessibile e adattabile a diversi scenari di utilizzo. La soluzione sviluppata da Fastweb è molto più efficace ed efficiente sia rispetto ai tradizionali sistemi di monitoraggio (ad es. sopralluogo fisico e rilievi fotografici), sia confrontata ad altri sistemi che si basano sul nuovo paradigma IoT. È infatti basata su un sistema “passivo” (cioè non alimentato) in fibra ottica, risultando quindi sinergica rispetto alle infrastrutture di comunicazione necessarie a trasmettere gli elevati volumi di dati generati dai sensori, e non invasiva rispetto alle stesse infrastrutture da monitorare e proteggere. E richiedendo costi di gestione e manutenzione particolarmente ridotti è anche una soluzione a lungo termine e quindi più sostenibile delle altre.

In che modo i sensori in fibra ottica vanno posizionati per monitorare strutture dalle dimensioni importanti come ponti o acquedotti? Quanti ne servono numericamente?

La soluzione ha il vantaggio di prevedere un’unica struttura portante rappresentata dalla fibra ottica, lungo la quale è possibile effettuare misurazioni utili a comprendere lo “stato di salute” dell’infrastruttura monitorata. Ad esempio, per verificare lo stato di efficienza di un acquedotto, si prendono misure mediamente ogni 5 cm e quindi possiamo solo immaginare quante misure vengono effettuate su tratte di decine o centinaia di chilometri. In altri casi – ad es. ponti e viadotti – più che il numero di misure è importante che le stesse siano effettuate in alcuni punti rilevanti. Un vantaggio rispetto ad altre soluzioni è proprio questo: a differenza di altre soluzioni, non è necessario installare i singoli sensori, che poi vanno alimentati e collegati tra di loro, richiedendo per questo l’utilizzo di più cavi. La soluzione Fastweb prevede viceversa la necessità di far scorrere semplicemente la fibra lungo tutta l’infrastruttura. Tale operazione è peraltro particolarmente semplice anche in situazioni complesse (ad es. spazi limitati), grazie a fatto che la fibra, con uno spessore inferiore ad un capello, è poco invasiva, molto flessibile e può quindi “seguire” facilmente il percorso dell’infrastruttura che si intende monitorare.

I parametri infrastrutturali da monitorare sono standardizzati o è possibile effettuare una calibrazione ad hoc a seconda della struttura?

È evidente che ogni infrastruttura (ponti, scuole, acquedotti) è diversa da ogni altra, ma i parametri essenziali sono spesso classificabili in cluster che possono aiutare a identificare delle metriche che possiamo definire “di default”, valide cioè come elemento di partenza in quasi tutte le situazioni. Da questa base standard, che semplifica ma non limita, è senz’altro possibile effettuare una calibrazione ad hoc per ogni singola applicazione e ogni singola opera. Ad esempio, se consideriamo la famiglia dei ponti costruiti a singola campata, potrebbero rientrare in un ambito di riferimento standard la deformazione, la rotazione e la vibrazione, nonché il peso dei veicoli o ancora le variazioni di pressione e temperatura.

Una volta adottato questo nuovo sistema Fastweb, quali sono le tempistiche per l’implementazione su una singola struttura?

L’installazione della fibra per le misurazioni e di tutti i relativi apparati di trasmissione e integrazione con le componenti cloud e applicative è particolarmente veloce in virtù della semplicità di utilizzo e gestione di cui si è parlato. A titolo di esempio, per un viadotto di medie dimensioni (500-600 metri), l’ordine di grandezza dell’implementazione è di una settimana circa. A questo tempo va aggiunto quello fondamentale della fase preparatoria di progettazione e predisposizione, che dipende principalmente da tre elementi: la complessità intrinseca dell’infrastruttura, i dati già disponibili sulle caratteristiche fisiche e strutturali e dal livello di personalizzazione richiesto. A supporto e come acceleratore del processo, il team di esperti di Fastweb e dei suoi partner tecnologici è a disposizione per affiancare il cliente in tutte le fase di analisi e sviluppo.

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