DESCRIZIONE PROGETTO
Il progetto "BLUESLEMON - BT Beacon and Unmanned Aerial System technologies for Landslide Monitoring" è finanziato dai fondi provinciali della Provincia Autonoma dell'Alto Adige (Legge provinciale 13.12.2006, n. 14) ed è sviluppato con il supporto del progetto Beacon Südtirol-Alto Adige (finanziato dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale dell'Alto Adige).
La supervisione del NOI Techpark Südtirol/Alto Adige agisce come supporto per la consulenza, per il networking e per i progetti di R&S nell'utilizzo di UAS in ambiente alpino.
Il progetto "BLUESLEMON" mira a sviluppare un sistema automatico a basso costo per il monitoraggio delle frane attraverso l'integrazione della localizzazione dei Beacons Bluetooth (BT) e di UAS, conosciuti anche come SAPR (Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto). Due sottosistemi assembleranno la configurazione finale: la tecnologia dei sensori di terra e il sistema di localizzazione periodica composto da UAV e lettore di radiofari. Questi sono progettati come un'architettura integrata inscindibile e ogni singolo sottosistema non può operare sulle aree di frana senza la collaborazione dell'altro.
Pertanto, la sfida principale consiste nell'identificazione di dispositivi Bluetooth a basso consumo energetico e ad alta precisione, nonché nello sviluppo di una piattaforma UAV in grado di funzionare anche ai limiti di operatività considerati per uno scenario alpino (ad esempio -20 °C a 2500 m s.l.m.). Per prevenire collisioni indesiderate con le strutture circostanti (ad esempio alberi, linee elettriche e funicolari), la piattaforma UAV sarà dotata di sensori di obstacle-detection e di algoritmi di collision-avoidance.
GRADO DI INNOVAZIONE
L'architettura proposta mira a superare le metodologie più avanzate, ottenendo un unico sistema a basso costo adattabile per l'ispezione di aree franose e movimenti legati a diversi tipi di pericoli naturali (ad es. frane di lento movumento, discontinuità nelle pareti rocciose). Inoltre, l'autonomia prevista del sistema permetterà di evitare le rischiose operazioni in situ. Al giorno d'oggi, le metodologie sviluppate (con o senza UAS) sono caratterizzate da un alto livello di criticità in ambienti estremi, come nel caso dell'ambiente alpino.
Le soluzioni proposte dal progetto sono di grande interesse per le future riconfigurazioni del sistema sviluppato, al fine di estenderne l'utilizzo per operazioni di ricerca e soccorso in condizioni di pericolo. Pertanto, il metodo suggerito rappresenterà una forte novità nel settore di riferimento e porterà ad ulteriori sviluppi applicativi con notevoli elementi di valore aggiunto.
Obiettivi e peculiarità
-Implementazione di un sistema di monitoraggio pervasivo delle zone di frana
-Componenti a basso impatto ambientale in situ: nessun cavo e componenti di piccole dimensioni
-Aumento della sicurezza per gli operatori in luoghi ad alto rischio
-Ottenenimento di informazioni tempestive sui ratei di spostamento specifico superficiale a medio e breve termine
-Utilizzo di paradigmi dell'Internet Of Things e del Fog Computing per la gestione dei terminali in situ
-SAPR multiruolo e multiobiettivo in grado di gestire i nodi di rilevamento sulle superfici a rischio
-SAPR in grado di operare in condizioni climatiche e ambientali estreme.
Equipaggiamento
Drone Q4T
Il Sistema Aeromobile a Pilotaggio Remoto modello Q4T è stato sviluppato con lo scopo di eseguire rilievi aerei imbarcando diversi tipi di sensori, così come missioni di volo di ricognizione con un payload visibile-termico o con unacamera dotata di zoom 10x. Il payload può essere montato su una gimbal a 3 assi. Inoltre è possibile integrare a bordo un sensore LiDAR per la scansione spaziale e la modellazione 3D.
-Sistema di localizzazione e posizionamento ad alta precisione (GPS RTK)
-Rilevamento e controllo dei nodi di terra
-Piattaforma riconfigurabile per l'integrazione di diversi payload
-Capacità di lavorare anche in condizioni ambientali limite per uno scenario alpino (es. -20 °C a 2500 m slm)
-Le prestazioni di resistenza e stabilità permettono di rilevare i nodi di terra in un'unica missione di volo
-Missioni autonome definite da waypoints impostati in precedenza
-Gestione dei sensori di obstacle-detection e degli algoritmi di collision avoidance.
Sistema BT Beacon
-Distribuzione accurata lungo la superficie della frana
-Beacon di riferimento
-Prestazioni di resistenza e stabilità: fino a 7 anni di durata della batteria
-Nessuna manutenzione attiva necessaria
-Distribuzione facilmente riconfigurabile
-Identificazione dei dispositivi Bluetooth a basso consumo e ad alta precisione
Attività
Simulazione del sistema di Collision Avoidance
Diversi scenari per diverse tipologie di missioni di volo:
1. Ambiente con totale assenza di ostacoli
2.Ambiente simulato del sito presso la Frana di Corvara (BZ)
3. Ambiente con presenza di svariati tipi di ostacoli
Verifica della variazione delle prestazioni dell'algoritmo 3DVFH+ in funzione della variazione di diversi parametri. Ottimizzazione dei parametri di simulazione attraverso software di simulazione gratuiti come ROS e Gazebo.
Simulazioni di volo in ambiente estremo
Verifica dei limiti del drone e delle batterie all'interno di una camera controllata per ambienti estremi.
La temperatura varia da -20°C a 35°C, l'altitudine da 0 m ASL fino a 5000 m ASL.
1. Caratterizzazione delle prestazioni del drone (senza batteria)
2. Caratterizzazione delle batterie del drone
3.Caratterizzazione del sistema completo (drone con batteria).
