L’infrastruttura di mobilità italiana è vecchia, ma soprattutto soffre della carenza di monitoraggio e manutenzione preventiva.

Ogni tanto, notizie di catastrofi, come il Ponte Morandi, raggiungono le prime pagine dei giornali e le aperture dei telegiornali, ma se si segue la cronaca lo stillicidio di frane, smottamenti, sprofondamenti, buche che si aprono all’improvviso, ponti pericolanti, gallerie con infiltrazioni che perdono pezzi, è quotidiano. Nella maggior parte dei casi si tratta di rischi ampiamente previsti e noti, il cui manifestarsi in modo eclatante “all’improvviso” dipende dalla mancanza di controlli e monitoraggio prima ancora che di manutenzione.

Uno strumento sempre più utilizzato per tenere sotto controllo è l’integrazione delle informazioni stabili relative all’infrastruttura (struttura, geometria, interazione con il suolo) con quelle dinamiche, provenienti da sensori posti sull’infrastruttura stessa oppure su veicoli specializzati, come i droni ma anche gli autobus pubblici in transito. Questo agglomerato strutturato di informazioni forma un gemello digitale dell’infrastruttura, per esempio un ponte.

Il concetto di digital twin ha come elementi dirimenti due caratteristiche: il collegamento costante con la controparte fisica e il fatto che questo collegamento sia garantito da sensori che ne catturano gli stati e le dinamiche in grande dettaglio. Tutti questi dati vengono applicati come input al modello di simulazione fisico del ponte e forniscono la base di partenza che permette, per esempio, di simulare il comportamento futuro di un elemento o il suo degrado. Questa informazione viene poi riportata come azione sulla controparte fisica, per esempio per l’aggiunta di sensori più densi in una zona critica. Questi a loro volta cattureranno dati e così via.

Ma qual è l’utilità dei digital twin? In parte abbiamo risposto: avere una rappresentazione anche predittiva del ciclo di vita dell’entità fisica gemellata. L’importanza che ha questo per la gestione di una infrastruttura è evidente. Si possono anche eseguire simulazioni “what if”, basate sui dati storici raccolti dai sensori di determinati parametri e sulle capacità di modellazione dei fenomeni fisici. Per esempio si può sottoporre il gemello digitale del ponte ad un vento laterale di velocità superiore a quella mai registrata prima e vedere le reazioni della struttura. Oppure si può far passare virtualmente sul ponte traffico pesante doppio a quello effettivo per un periodo simulato di tre anni (si può accelerare il tempo nei digital twin) e constatare il degrado sulla struttura.

Alla recente Genova Smart Week sono stati presentati diversi esempi in via realizzazione di gemelli digitali di ponti e specifici sensori e portatori di sensori da utilizzare come mattoni per costruirli e farli funzionare.

Relativamente alla struttura di più alto profilo, il nuovo Ponte S.Giorgio, che ha sostituito il Morandi, è stato illustrato il complesso sistema di monitoraggio e manutenzione ordinaria. Il ponte è completamente strumentato con sensori sia wireless che collegati in fibra ottica (soluzione progettata da Cetena, società del Gruppo Fincantieri che si occupa di consulenza e di progettazione) e dotato di quattro robot, due per lato, che si occupano automaticamente del lavaggio dei vetri e dei pannelli fotovoltaici e dell’ispezione visiva a distanza ravvicinata tramite sensori ottici montati su bracci estendibili. I robot sono stati progettati dall’IIT e realizzati dall’azienda Camozzi. Grazie a queste dotazioni, il Ponte San Giorgio è pronto per ricevere un gemello digitale, oggetto di un progetto appositamente finanziato.

Altro ponte, altro gemello. Sito nel territorio della Città Metropolitana di Genova è oggetto di una sensorizzazione e monitoraggio via droni da parte di un gruppo di lavoro capeggiato da TIM e di cui fa parte l’Università di Genova. Obiettivo è non solo controllare lo stato della struttura ma anche dinamicamente il suo utilizzo, per esempio deviando il traffico in caso di carico eccessivo.

La sperimentazione di veicoli di servizio, come gli autobus per il TPL, come vettori di sensori è coperto da un segmento di un progetto con capofila Vodafone, la collaborazione della Città di Genova, della municipalizzata AMT e di diversi partner di ricerca (come il CNR) e industriali (Leonardo). Installando una telecamera su di un bus di linea a facendo esaminare le immagini del fondo stradale da una rete neurale appositamente addestrata, il progetto mira ad individuare irregolarità e fratture nel manto stradale, inviando la segnalazione alla centrale operativa per attivare l’intervento in tempi rapidissimi. Applicando questa tecnologia a un gran numero di veicoli, diventa possibile costruire una mappa aggiornata del manto stradale.

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