The Eledia LandsLide Monitoring systEm
TELL-ME è un sistema per il monitoraggio delle frane basato sulla tecnologia delle reti di sensori wireless.
TELL-ME è un sistema per il monitoraggio delle frane
basato su tecnologie wireless innovative, le Wireless Sensor Network (WSN).
L'obiettivo di tale sistema è quello di affiancare le soluzioni di monitoraggio già presenti e consolidate
e offrire un flusso continuo di informazioni
acquisite da un numero elevato di sensori dislocati sulla frana.
Questa collaborazione è nata in quanto la Protezione Civile, oltre ad intervenire in situazioni di calamità,
deve provvedere anche alla prevenzione e alla previsione dei rischi,
in modo da rispondere al proprio mandato di garantire la migliore tutela
e sicurezza ambientale e della popolazione che vive nel territorio.
Si tratta di una funzione complessa e articolata che richiede un importante
impiego di risorse tecnologiche avanzate e affidabili.
In questo contesto, TELL-ME è stato sviluppato per fornire un supporto costante al
monitoraggio continuo delle frane con una soluzione distribuita e a basso costo.
La conoscenza del territorio è un elemento determinante nell'ambito della prevenzione
e della previsione dei rischi ambientali, come ad esempio il monitoraggio delle frane.
Tale conoscenza deve essere mantenuta, aggiornata e approfondita,
per garantire la migliore tutela e sicurezza ambientale e della popolazione che vive il territorio.
Il servizio geologico della Provincia Autonoma di Trento conduce un
costante monitoraggio dei fenomeni franosi presenti sul territorio Trentino
adottando soluzioni tecnologiche eterogenee e dedicate.
Le tecniche utilizzate spaziano dal monitoraggio topografico di precisione,
all'utilizzo di strumentazione geotecnica di superficie e in foro,
oltre al controllo delle falde nel sottosuolo, l'interferometria da satellite
e sistemi satellitari GPS.
In alcuni siti, ritenuti di particolare rilevanza, il monitoraggio
avviene anche in continuo tramite strumentazione di precisione
fissa che trasmette i dati in remoto. Tale approccio rappresenta sicuramente la
soluzione più performante per lo studio e il controllo costante di movimenti franosi,
al costo di una elevata complessità e della necessità di personale qualificato.
Monitoraggio di Frane tramite WSN
L'architettura del sistema è pensata per implementare un approccio "multi-livello":
la strumentazione già in uso acquisisce misurazioni considerate di alto livello,
cioè molto accurate grazie sia all'elevata qualità della strumentazione che all'esperienza degli esperti di dominio.
Il sistema TELL-ME sfrutta tali informazioni di precisione per calibrare le misure effettuate
dai nodi della rete che integrano sensori di più basso livello,
inevitabilmente meno accurati perchè di basso costo, ma
distribuiti con densità spaziale elevata, facilmente rilocabili, autonomi e controllabili da remoto
Grazie all'integrazione di differenti sensori a bordo di ogni nodo,
TELL-ME è in grado di misurare sia parametri ambientali
che indicatori di movimento e vibrazione.
I primi, come temperatura e umidità, sono utili alla stima del contenuto d'acqua nel suolo, uno dei principali fattori che regola l'evoluzione della frana.
Movimenti e accelerazioni, misurati con accelerometri e inclinometri,
sono rappresentativi degli spostamenti superficiali della frana.
Ogni nodo sensore trasmette periodicamente i parametri monitorati ed è dotato di un sistema di valutazione autonomo che può
allertare gli altri nodi, tipicamente per incrementare la frequenza di campionamento in caso di situazioni anomale.
Infatti i nodi sono stati studiati anche per minimizzare i consumi.
È stato selezionato un sensore LASER a basso costo (< 80 €)
che garantisce un range di funzionamento entro 60 metri ed una risoluzione di 1 mm.
A destra, il sensore laser connesso alla board Arduino Uno durante i tests di calibrazione in laboratorio.
Validazione durante sperimentazione:
Periodo: Agosto-Settembre 2013
Intervallo: 1h
Distanza-0: 11.2 m
Spostamento Reale: 2 mm
Spostamento Misurato: <5 mm
Sensori di Movimento e Vibrazione
La sonda accelerometrica è composta da più accelerometri multi-asse
con una risoluzione di 7mg (1024 ADC) ed in grado di resistere a forze pari a 2g.
Le informazioni di accelerazione e inclinazione vengono analizzate in tempo reale dal nodo sensore
per stimare l'entità dello spostamento.
A destra, il primo prototipo della sonda accelerometrica installata nel sotto-suolo,
sarà poi integrato all'interno del palo di sostegno.
Validazione durante sperimentazione:
Periodo: Agosto-Settembre 2013
Intervallo: 1h
Spostamento Reale: 2 mm
Spostamento Misurato: <4 mm
Nodo Coordinatore (Gateway)
Il nodo coordinatore ha il compito di acquisire le informazioni dai sensori distribuiti sulla frana
e di trasmettere i dati alla centrale operativa (su rete GPRS/3G).
Il Gateway è stato posizionato a circa 400 metri dalla frana,
i nodi wireless comunicano attraverso standard IEEE 802.15.4 alla frequenza di 2.4 GHz.
I tecnici del Servizio Geologico della Provincia Autonoma di Trento
hanno individuato un sito sperimentale presso cui testare il sistema in fase di sviluppo.
L'area oggetto della sperimentazione è la ex-cava Maffei situata presso il Comune di Giustino,
in Val Rendena, interessata da un movimento franoso tuttora attivo.
Il fronte della frana di Giustino/Massimeno:
Un prototipo di nodo sensore installato a centro frana:
Il nodo gateway che coordina la rete ed invia i dati in tempo reale:
