Come promesso, ecco una descrizione dettagliata dell’idea che ci ha portato al secondo posto della Space Hackathon 2015!

Abbiamo presentato il concept di un sistema integrato (system of systems – SoS) flessibile e innovativo per la sorveglianza e il monitoraggio di infrastrutture sensibili distribuite sul territorio, quali reti idriche, elettriche e/o di idrocarburi. Il sistema ha il duplice obiettivo di:

  1. incrementare il livello di sicurezza delle reti di distribuzione di energia, supportando la capacità di previsione di eventi critici in seguito in aree soggette a calamità naturali e fornendo servizi di sorveglianza
  2. migliorare l’efficacia e l’efficienza della manutenzione ordinaria e straordinaria delle suddette reti, fornendo soluzioni di rilevamento e raccolta dati distribuiti.

Il sistema integra tecnologia avanzata di derivazione spaziale (di cui si sfrutta la potenza di calcolo, la miniaturizzazione, la versatilità di interfaccia, e la resistenza ad operare in ambienti ostili), con soluzioni di sensing distribuito (basato su tecnologie optometriche, inerziali ed idrometriche) per il rilevamento dei parametri caratteristici sia delle reti di distribuzione sia delle aree geografiche interessate.

Nella sua versione estesa il SoS prevede l’impiego di un segmento terrestre e di un segmento satellitare, e può essere integrato con sistemi autonomi di sorveglianza aerea  nel caso della gestione di importanti calamità naturali.

Sebbene il SoS includa una molteplicità di sistemi e debba gestire la complessità derivante dalla loro integrazione, il cuore del sistema può essere identificato in una tecnologia comune ai diversi elementi del sistema stesso, ossia la Intrepid System Board della Tyvak. Grazie alla versatilità di questa tecnologia, è stato possibile immaginare diversi scenari operativi per l’impiego del SoS, che prevedono l’impiego di sensori diversi a seconda dell’applicazione di interesse, lasciandone invariata l’architettura. Sono state ipotizzate una serie di possibili applicazioni, ed è stata individuata per esse una tecnologia comune da interfacciare con la Intrepid. Il sistema di rilevamento dei dati da utilizzarsi ai fini degli obiettivi precedentemente esposti è basato su tecnologia optometrica, che si presta opportunamente ad essere impiegata su reti distribuite. Il concept si basa sulla particolarità che un segnale che viaggia lungo una fibra ottica cambia in modo caratteristico in base alle vibrazioni a cui il cavo è soggetto. Inoltre, ad ogni evento che causa delle vibrazioni è possibile associare una forma di segnale peculiare. Traducendo i segnali luminosi in audio (mediante acquisizione e processamento ai nodi) è possibile riconoscere non solo il tipo di evento che sta interessando la fibra (ad esempio, passaggio di una persona a qualche metro di distanza, spillamento illegale di una conduttura, perdite, e altro) ma anche la coordinata lungo la fibra a cui è successo l’evento. Ne consegue che l’applicazione di questa tecnologia va a risolvere due problematiche estremamente importanti nel campo di distribuzione dell’energia, che sono la necessità di un monitoraggio real-time e in grado di coprire il più possibile l’estensione di una rete, e la difficoltà della localizzazione precisa in cui è generato l’evento monitorato.

Nell’ambito dell’hackathon, ci si è concentrati sulla dimostrazione dell’integrazione dei nodi base dell’architettura, realizzando un prototipo che mostrasse il passaggio dei dati dai sensori distribuiti fino alla Ground Control Station del team. In particolare, gli elementi sviluppati erano: un simulatore di eventi che generava diverse tipologie di misure a seconda della scelta dell’operatore e che consentiva quindi di emulare diversi sensori; i nodi sensore che comunicavano i dati misurati ai nodi madre via Wifi (Banda S); i nodi madre che trasmettevano questi dati ad un satellite mediante UHF; ed infine il satellite che trasmetteva i dati alla stazione di terra, che li visualizzava. Tra i vari sensori inclusi nel simulatore sono stati sviluppati inclinometri (giroscopi ed accelerometri) per la misura dei movimenti del terreno, e termocoppie ed idrometri per la misura di caratteristiche ambientali quali l’intesità e la durata di fenomeni piovosi.


Il team ha saputo gestire in modo molto efficiente le differenti capacità dei singoli: Fabrizio e Lorenzo hanno contribuito alla definizione e sviluppo dell’intera sezione embedded, Loris Martina e Angelo hanno realizzato il simulatore di nodi sensore e le interfaccie grafiche, Alessio e Paolo hanno invece curato l’analisi sistemistica della missione.

Sotto è presente la fotogallery completa, visibile anche sul nostro account Flickr.

Photogallery