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Predictive connect® for precision forestry

Gli spazi naturali ed i boschi  possono essere protetti per conservare molte specie di animali e piante installando  un sistema di sensori  e videocamere – collegati in modalità wireless (senza fili).

Lo scopo è di monitorare gli ambienti ed al fine ridurre il tempo di reazione ed evitare incendi ed attacchi alla flora, alla fauna, anzi agire in modalità proattiva, predittiva.

La particolarità di un progetto di sensoristica e videosorveglianza in ambiente naturale deriva dal dover ovviare alla presenza di animali selvatici e alla riduzione della copertura (connessione) a causa della vegetazione.

Le tecnologie a basso consumo energetico ed a grande larghezza di banda risolvono le criticità elencate. In particolare, le reti di sensori Bluetooth 4.2, (5.0 nel breve periodo) e la connettività a lunga distanza (Lora, NB-IoT), applicate a nodi sensori di ultima generazione, sono in grado di trasmettere “on cloud” una grande quantità di informazioni.

Le nuove reti di sensori supportano una grande quantità di webcam e sensori specializzati che possono essere utilizzati per la misurazione in tempo reale di una grande quantità di variabili relative agli elementi naturali, alla salute della flora, ai movimenti della fauna, allo stress idrico, alla prevenzione degli eventi catastrofici e del rischio idrogeologico, alle mutazioni degli ambienti, alla introduzione di elementi inquinanti.

La rete dei sensori (anche multi) e delle videocamere è distribuita sull’area di raccolta dati – fornita dalla copertura wireless del “punto / nodo di accesso” o “central unit”.  Più aree di raccolta dati. necessitano di altrettanti punti di accesso.

L’area di raccolta dati, varia in funzione della tecnologia utilizzata: può coprire 2.826 mq – nella dimensione circolare – intorno alla unità centrale – con un raggio di circa 30 metri lineari – od anche 204.178 metri quadri con un raggio di 255 metri. Si utilizzano nell’un caso la tecnologia Bluetooth 4.2 e 5.0 nell’altro.

Le informazioni trasmesse al datalogger (router) – che raccoglie e memorizza i dati – dalla unità centrale  – sono inviate in modalità di trasmissione a lunga distanza – LoRa o NB IoT – ai networks di rete – al cloud – per l’elaborazione dati e l’attivazione delle modalità – alarm – predtive – proacting.

Le nuove tecnologie consentono di piazzare un numero pressochè illimitato di sensori (circa 1.000 per unità centrale). Pertanto le utilità ricavabili dal loro uso possono fornire informazioni di dettaglio circa la condizione del  suolo, la salute degli alberi e dell’ecosistema, la crescita delle piante, le variazioni fitosociologiche, la regimazione delle acque e dei torrenti, la copertura vegetale, la penetrazione della luce nel sottobosco e, – molte altre.

Il set di sensori per l’allarme e la predizione delle condizioni favorenti lo sviluppo di incendi – invia – in tempo reale – le informazioni. Queste elaborate dal software (on cloud o on DSS – decision support system) attiva i sensori attuatori nelle modalità predisposte di alarm – predictive.

Le immagini delle videocamere – sono anch’esse inviate – in tempo reale – al centro di tele controllo (control room). In caso di allerta – dirigono il loro obiettivo – attivate dai sensori attuatori – sul focus di allarme  (incendio, accesso, sorveglianza ecc. ) .

Le attività dei sensori – in modalità grafica – e delle videocamere – in modalità video – sono accessibili dalla rete internet e dai supporti ad esso collegabili (smartphone, tablet).

Il calcolo circa il numero sei sensori e delle viodecamenre da installare dipende dalla disposizione della copertura vegetale, dalla consistenza delle alberature (dendrometria) e dalla efficienza delle tecnologie radio utilizzate.

Sistemi di calcolo ed algoritmi consentono l’esatta collocazione dei sensori, delle webcam e dei nodi recettori. I sistemi di calcolo utilizzano i dati satellitari e quelli offerte da sistemi di pilotaggio remote (droni)  per la definizione del mosaico vegetazionale.

L’energia utilizzata dalla rete dei sensori e dai devices (nodi, dataloggers) può essere fornita da vetri fotovoltaici – che – utilizzano – per la produzione di energia – nano particelle – invisibili. I collettori solari luminenscenti producono circa 50 watt per metro quadro. La loro installazione – in luoghi inaccessibili alla fauna – in ambienti naturali – azzera l’impatto creato dai tradizionali pannelli fotovoltaici sulla natura circostante.

Gli avanzamenti tecnologici in informatica e comunicazioni:

– indirizzano sempre più verso una dimensione olistica nel monitoraggio ambientale. I dati – provenienti da satelliti, – droni, – aeroplani, – gps (global positioning systems), – gt (geospatial tools), – integrano i dati sul campo – provenienti da sensori, rilevatori manuali e videocamere.

– abilitano i processi di gestione sostenibile, (sustainable forest management) – gli standard di raccolta forestale, – i processi condivisi della filiera del legno (wood  supply chain and traceability)

– abilitano lo sviluppo di software per il support alle decisioni

 

La topologia indicata in figura rileva il posizionamento dei sensori, delle webcam, dei nodi di accesso.

Le nuove tecnologie per il monitoraggio ambientale possono mostrare l’ambiente naturale alle persone che hanno qualche disabilità fisica o sensoriale. In questo caso – i dati – elaborati dal cloud – possono essere utilizzati dai devices in uso ai soggetti disabili.