Sensori per il cambiamento urbano

Le città ricorrono all’Internet delle cose (IoT).

Punti salienti

  • Londra e Dublino stanno implementando sensori collegati in rete per diventare città più vivibili e meglio preparate al futuro

  • Queste città sono tra le prime a sperimentare come implementare in maniera efficiente i sistemi dell’Internet delle cose in tutta la città

  • I progetti di città intelligenti indicano la strada per comprendere le applicazioni dei sensori e la potenza dell’Internet delle cose, e molto altro ancora.

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Per quattro giorni alla settimana, Duncan Wilson è in sella alla sua Ducati 899 bianca per quasi 13 chilometri nel traffico intenso di Londra, diretto al suo ufficio all’Imperial College. Mentre passa da Hyde Park, un sensore fissato su una centralina elettrica dentro il Victoria Gate rileva i livelli degli ossidi di azoto, ossidi di zolfo e materiale particolato. È uno dei circa 80 dispositivi analoghi distribuiti in tutta Londra per aiutare la città a individuare le aree più inquinate, ovvero i punti critici, e comprendere meglio come combattere lo smog.

“Se pensiamo ai punti critici, sono tutti concentrati in prossimità dei principali incroci e vie di circolazione”, afferma Wilson, un direttore di ricerca Intel che guida il progetto, denominato “Sensing London”. “Stiamo monitorando i parchi per addurre argomentazioni per preservare gli spazi verdi.”

Sensing London, una collaborazione tra Intel Collaborative Research Institute (Intel CRI) for Sustainable Connected Cities, Imperial College, University College, the Future Cities Catapult ed esponenti del Consiglio comunale di Londra, è uno dei numerosi tentativi in tutto il mondo di utilizzare l’Internet delle cose per gestire problematiche come il cambiamento climatico e le risorse ormai al limite. Questi progetti vanno da opere di base a enormi imprese che coinvolgono governo, grandi aziende, università e gruppi civici.

A Barcellona, i sensori nei cestini dei rifiuti avvisano i servizi di raccolta dei rifiuti quando sono pieni. Nel porto di San Diego, gli ingegneri hanno implementato sensori in un sistema di climatizzazione per contribuire a ridurre l’uso di energia e predisporre all’inasprimento delle normative statali.

L’elemento comune tra i progetti di città intelligenti è il principio che i dati, e le informazioni da essi ricavate, possono portare a idee, decisioni e risultati migliori.

In un mese, abbiamo definito un programma.

Duncan Wilson, direttore ricerca Intel

L’aria di Londra

Londra, che si estende per quasi 1600 chilometri quadrati, conta quasi 2,5 milioni di auto e camion sulle sue strade. Più del 30% di questi veicoli è alimentato a diesel, che emette molto più ossido di azoto e materiale particolato rispetto ai veicoli che vanno a benzina senza piombo. Queste sostanze inquinanti, alcune delle quali di recente hanno riportato livelli più alti a Londra che a Pechino, sono stati collegati a 9.500 decessi prematuri a Londra nel 2010.

Monitorare tutta l’aria di Londra al momento è impossibile. Così Sensing London ha deciso di concentrarsi su tre luoghi strategici oltre a Hyde Park: Tower Bridge, dove le auto sono in folle per diversi minuti tre volte al giorno, quando il ponte viene sollevato per far passare le navi; Elephant and Castle, dove i ricercatori stanno studiano una vernice in grado di assorbire gli ossidi di azoto, e la circoscrizione settentrionale di Enfield, che si trova tra due vecchie autostrade molto trafficate.

Per quanto riguarda Enfield, “In un mese abbiamo definito un programma. I sensori acquisiscono i dati che un gateway System-on-a-Chip in loco elabora in tempo reale. Il gateway invia quindi i dati al cloud, che fornisce un’infrastruttura di elaborazione flessibile e scalabile per applicazioni che trasformano i numeri in informazioni utili e utilizzabili.

Le complicazioni non mancano però. La collocazione del sensore e la sua custodia, la temperatura, l’umidità e il vento sono tra i tanti fattori che possono portare a dati non corretti.

Per cercare di compensare, il team ICRI ha tarato i suoi sensori con le tre centraline ad alta fedeltà per il monitoraggio della qualità dell’aria di Londra. Gli algoritmi aggiunti a quei gateway hanno aiutato ad allineare i numeri.

“Abbiamo imparato molto sulle prestazioni dei sensori elettrochimici stessi e abbiamo aggiornato gli algoritmi utilizzati per elaborare i dati”, afferma Wilson. “Mentre un approccio all’Internet delle cose prevede di inviare i dati direttamente al cloud, stiamo anche studiando l’elaborazione periferica, tramite la quale inviamo i dati già trasformati al cloud.”

Il vantaggio di eliminare il rumore dai dati acquisiti, afferma Wilson, è che il cloud non viene riempito con dati insignificanti. I dati vengono filtrati prima che escano dal processore del gateway.

Le inondazioni di Dublino

A quasi 500 chilometri a nord ovest di Londra, lo scorso aprile Intel ha firmato un accordo con il Consiglio comunale di Dublino per creare una rete cittadina di sensori gateway e realizzare una collaborazione analoga basata sull’Internet delle cose, che prevede la partecipazione del settore industriale, accademico e della pubblica amministrazione.

“Inizialmente abbiamo passato parecchio tempo con il personale operativo interno chiedendoci quali fossero le aree prioritarie che potevamo esaminare”, ricorda Jamie Cudden, coordinatore del programma Smart Cities per il Consiglio comunale di Dublino. “Siamo così arrivati al problema delle inondazioni.”

La calda corrente nord-atlantica ha sempre mantenuto mite il clima dell’Irlanda. Un poeta vittoriano descrisse la pioggia irlandese “calda come l’accoglienza irlandese e gentile come un sorriso irlandese.”

Il cambiamento climatico fa sì che attualmente l'aria irlandese contenga all’incirca il 4% di acqua in più rispetto al 1890. Questo ha contribuito alle “bombe d’acqua” che sconquassano l’Irlanda orientale.

“Le inondazioni di origine pluviale possono trasformare le strade in fiumi”, secondo David Prendergast, antropologo di Intel e responsabile di progetto per il Dublin IoT Demonstrator. Possono inoltre “causare lo straripamento dei fiumi, il sovraccarico dei sistemi di scarico e l’inondazione degli appartamenti nei seminterrati.”

Solo tra dicembre 2012 e gennaio 2013, le inondazioni sono costate a Dublino 61 milioni di euro in danni, secondo la Direzione per la gestione degli incendi e delle emergenze.

Attraverso il programma Smart Cities, Dublino sta lavorando per chiudere i boccaporti.

“Abbiamo scoperto che molti ingegneri [civili] erano già molto intraprendenti nell’innovazione, trovando e testando nuove soluzioni, in termini di sensori per il monitoraggio dei livelli della pioggia e dei fiumi”, sostiene Cudden. Eppure questi tentativi venivano messi da parte. “Le persone che gestiscono i fiumi e quelle che gestiscono i canali di scolo”, afferma, avevano mezzi di collaborazione molto limitati.

Nel corso del prossimo anno, Intel aiuterà Dublino a costruire un sistema per l’Internet delle cose in grado di raccogliere dati su pioggia, fiumi e scarico dal maggior numero di sensori possibile.

Prendergast afferma che Intel implementerà in luoghi strategici in tutta la città indicatori dei livelli di pioggia e stazioni meteorologiche, oltre a sensori sperimentali come boe per il monitoraggio dei fiumi e sensori a ultrasuoni a basso consumo per il livello dell’acqua, per misurare i rapidi aumenti delle onde o per fornire informazioni in tempo reale su fiumi e ruscelli che sono sensibili alle bombe d’acqua.

Gli esperti, dagli ingegneri ai responsabili della gestione dei dati, collaborano con università e aziende locali per costruire l’attrezzatura di rilevamento, sintetizzare i dati raccolti e infine sviluppare e implementare piani per il monitoraggio delle inondazioni.

“Tutti questi flussi di dati non servono a nulla se non è possibile reagire in modo efficace”, afferma Cudden, che prevede un sistema basato su sensori in grado di avvisare i lavoratori di liberare i condotti fognari, di spostare le auto e di informare gli abitanti degli appartamenti nei seminterrati prima di un grande temporale.

Il futuro delle città intelligenti

Mentre iniziative su larga scala a Dublino e a Londra stanno facendo passi da gigante nella realizzazione di un’infrastruttura per l’Internet delle cose, Anthony Townsend, ricercatore capo presso il Rudin Center for Transportation Policy and Management della New York University e autore di “Smart Cities”, considera i progressi che partono dall’alto solo l’inizio.

Prevede un’infrastruttura urbana che possa supportare progetti guidati dai cittadini. Immagina che l’accesso alla rappresentanza nel governo, all’istruzione e ai servizi per l’infanzia possa essere “riscritto da questi piccoli dispositivi intelligenti che teniamo in tasca e appesi alle pareti”, dichiara Townsend.

Perché no? Man mano che gli smartphone diventano onnipresenti, la potenza dell’elaborazione periferica è letteralmente in mano alle persone.

“Sta diventando tutto più complicato, ma questo è un bene. Non si tratta solo di rendere il mondo più semplice”, sostiene. “E se lo rendessimo più socievole? Più divertente?”