Collegamento dei chiusini e gestione delle reti fognarie

In tutto il mondo, la popolazione urbana è in rapida crescita, il cambiamento climatico è una minaccia crescente e i sistemi di gestione delle acque reflue e delle fognature invecchiano. La combinazione di questi tre fattori sta esercitando un'enorme pressione sulle infrastrutture fognarie e delle acque reflue e, se non si interviene per mitigare la minaccia, molti comuni si trovano di fronte a una bomba a orologeria. Due aziende, CTHINGS.CO e NID ApS , hanno unito le forze per affrontare la crescente minaccia rappresentata dall'inadeguatezza delle infrastrutture, introducendo una soluzione ingannevolmente semplice - i chiusini collegati - per monitorare ciò che accade sotto il livello del suolo.

Le città e i comuni hanno cercato a lungo di monitorare le linee fognarie, ma dato che sono sotterranee e i punti di accesso hanno chiusini enormi, è stato molto difficile. Molto spesso, un dispositivo connesso è stato collocato nelle fognature e dopo due settimane qualcuno ha dovuto scendere per estrarre manualmente la scheda SIM, inserirla nel sistema e analizzarla. Magari lo hanno fatto in una manciata di punti per qualche settimana, poi hanno spostato i dispositivi in un altro punto. Questo tipo di operazione richiede molta manodopera e non offre informazioni in tempo reale o il tipo di dati complessivi che aiutano a ottimizzare un sistema in modo reale. Non è molto efficace o snella, perché c'è una grande differenza tra la raccolta di campioni di dati e la disponibilità di dati in tempo reale: è la differenza tra strisciare e correre.

Immaginate che un tombino sia stato collegato per otto o dieci mesi. I dati sono stati raccolti e ora sono sufficienti per fare delle vere e proprie analisi. È possibile coalimentare questi dati con le informazioni del servizio meteorologico e molto presto il comune potrà ricevere un allarme giorni prima dell'arrivo della pioggia. Le informazioni che avete a disposizione vi dicono che la pioggia è in arrivo, che questa particolare area sarà colpita e che quindi potreste andare incontro a inondazioni o altri problemi. Grazie ai chiusini collegati e ai dati generati, è possibile affrontare i problemi prima che si verifichino, ad esempio svuotando le riserve dell'impianto di acque reflue per prepararsi al trabocco. I dati storici consentono di creare piani per ciò che sta per accadere, anziché limitarsi a reagire sul momento.

La danese NID ApS è il più grande fornitore di chiusini in materiale composito della Scandinavia e ha una missione molto semplice: offrire i migliori chiusini esistenti. CTHINGS.CO apporta un know-how tecnologico molto sofisticato e avanzato, progettando e sviluppando soluzioni IoT end-to-end all'avanguardia. Combinando i loro punti di forza, le due aziende sono in grado di offrire un chiusino moderno e connesso, in grado di rilevare ciò che accade sotto il livello stradale e di trasmettere le informazioni alle autorità in tempo reale.

"Oggi si utilizzano sistemi idraulici, teorie e modelli per capire cosa succede nei sistemi fognari, ma questi lasciano molte incognite", afferma Niclas Rønne, CEO di NID ApS. "I chiusini connessi ci dicono, in modo molto semplice e facile, quando l'acqua sale, dove sale e potenzialmente come sale. Questo è un grande valore in termini di ambiente, perché quando si verificano grandi piogge e quindi straripamenti. In questo momento, accettiamo il fatto che ci sarà una tracimazione perché sarebbe troppo grande e costoso progettare i sistemi in modo diverso. Di conseguenza, accettiamo che quando piove l'acqua delle fognature si riversi nei campi, nei laghi o nelle strade della nostra città.

"C'è anche la parte del 'cosa diavolo sta succedendo laggiù'. In pratica, nessuno lo sa. Immaginate di lavorare in un comune e che inizi a piovere. Tutto ciò che si fa è aspettare fino a quando non si riesce a vedere dove sono i problemi. Potreste essere in grado di fare un'ipotesi, ma non è supportata dai fatti. Collegando i tombini si ottengono dati utili all'azione e si può anticipare il problema a breve termine, per poi pianificarlo a lungo termine".

La soluzione

Tradizionalmente, i chiusini sono realizzati in ghisa e pesano 50-60 kg. Sono molto pesanti e se è necessario rimuoverli per accedere alle condutture per pulire le ostruzioni o affrontare qualsiasi altro problema - cosa che accade comunemente circa 20 volte al giorno in vari punti della città - gli operai devono sollevare mezza tonnellata di materiale.

Una volta sviluppato con successo il nuovo chiusino leggero, NID aveva bisogno di un partner in grado di collegare un dispositivo connesso ai chiusini per inviare un segnale e raccogliere dati in tempo reale. È qui che è entrata in gioco l'esperienza di CTHINGS.CO.

"I moderni coperchi compositi di NID sono resistenti ma leggeri e non bloccano il segnale, rendendo possibile l'installazione di un dispositivo connesso. Abbiamo installato nei chiusini dispositivi molto sensibili che funzionano con un segnale a 60 GHz", afferma Arnold Wierzejski, fondatore di CTHINGS.CO. "Il dispositivo è dotato di un sensore, di un modem radio e di schede SIM Tele2 IoT ed è in grado di rilevare in tempo reale qualsiasi cosa, dal livello dell'acqua o dalla densità di ciò che ostruisce le tubature all'accumulo di vapore e se il coperchio si è staccato di conseguenza. Se si verifica una di queste situazioni, viene immediatamente inviato un avviso, consentendo al cliente di affrontare il problema in modo proattivo, anziché reattivo, risparmiando tempo, denaro e manodopera.

Le due aziende hanno sperimentato la loro soluzione in un sobborgo di Copenaghen, dove nel 2011 si sono verificate estese inondazioni dopo una pioggia di 150 mm in due ore. Nonostante sia situata sull'acqua, Copenaghen dispone di sistemi di gestione delle acque reflue e delle fognature obsoleti e in cattivo stato di manutenzione. La città sa che deve fare qualcosa perché il costo dell'inattività si aggira tra i 50 e gli 85 milioni di euro all'anno. Il progetto pilota condotto da NID e CTHINGS.CO ha monitorato diverse località e durante la fase di test sono state raccolte 2500 misurazioni.

"Normalmente i dati vengono inviati una volta al giorno", spiega Arnold Wierzejski. Ma se le previsioni meteo dicono che pioverà, il sistema si adatta e risponde in tempo reale aumentando la frequenza delle misurazioni e delle segnalazioni, in modo da evitare inondazioni e altre complicazioni o da permettere alle autorità di reagire alle mutate condizioni".

Il monitoraggio in tempo reale significa anche che i comuni possono utilizzare la manutenzione predittiva del foro e del sistema fognario, risparmiando denaro, essendo più efficienti e anche più sostenibili. Inoltre, la raccolta di dati a lungo termine consente di pianificare il futuro.

Una soluzione end-to-end

Il NID-CTHINGS.CO è una soluzione end-to-end. Il cruscotto di CTHINGS.CO è completamente operativo e può essere integrato in qualsiasi altro sistema esistente o che potrebbe esistere in futuro.

"Qualunque cosa si costruisca, qualunque cosa si espanda, si avrà lo stesso accesso", spiega Arnold Wierzejski. "Ciò significa che se esiste un sistema esistente che i clienti sono soliti utilizzare, possiamo esporre i dati raccolti a tali sistemi. E funziona anche al contrario: possiamo estrarre i dati per arricchire le analisi e fornire approfondimenti più significativi. Quindi, possiamo intermediare i dati se il cliente lo desidera, e abbiamo tutte le best practice e gli standard che ci si aspetta".

I dati generano informazioni in tempo reale e rapporti che forniscono un'analisi a lungo termine. Questi rapporti periodici possono avere una cadenza che si adatta all'utente, sia essa settimanale o mensile o di altro tipo. Questo li aiuta a capire che questa linea fognaria trasporta la maggior quantità di acqua, che questa linea ha più problemi e che è necessario ripulire tutte quelle circostanti o magari costruirne una nuova. I report aiutano a stabilire le priorità dei flussi di lavoro, a capire quali sono i problemi più urgenti e a comprendere gli effetti domino all'interno del sistema.

"Tutte le statistiche e tutte le aree di rilevamento delle sfide estese vengono raccolte per aiutare a definire i problemi, perché sistemi diversi e pozzetti diversi affrontano sfide diverse", afferma Arnold Wierzejski. È importante capirlo per affrontare le sfide in modo efficace".

Una volta installati i dispositivi e raccolti e analizzati i dati, chi è responsabile, come l'urbanista o il city manager, può fare un'analisi del rischio e capire la soglia di rischio e la soglia di sicurezza per i diversi parametri, consentendo di proteggere la propria comunità e di fare un uso più efficace delle risorse.

Gestione della connettività e del roaming

La gestione della connettività e delle SIM avviene con Cisco IoT Control Center (2CONTROL), che offre funzioni di base di elenco delle SIM con stati, utilizzo, ecc.

"Alcune delle funzioni più utili per noi sono le statistiche individuali e i dati di sessione per ogni scheda SIM, utili per l'ottimizzazione dei modelli di trasmissione e la risoluzione dei problemi di connettività", spiega Arnold Wierzejski. "Le funzioni di ingegneria, come Spotlight o Diagnose, ci aiutano a trovare facilmente la causa dei problemi di connettività. Inoltre, apprezziamo il fatto di avere a disposizione gli stati delle schede SIM e la possibilità di cambiare o sospendere le schede SIM che non sono state utilizzate per un certo periodo. Ci aiuta davvero a mantenere chiara la situazione delle schede SIM dal punto di vista economico e ingegneristico".

Anche il roaming svolge un ruolo importante nell'espansione dei prodotti dell'azienda in Europa e l'accesso agli accordi di roaming di Tele2 IoT elimina molti problemi.

"L'impegno con gli MNO (Mobile Network Operator) locali richiede tempo e costi elevati", afferma Arnold Wierzejski. Avere un fornitore di connettività già collaudato, con un elenco di partner di roaming esteso e gestito in modo professionale, ci permette di espandere il nostro business in nuovi Paesi in tempi molto brevi, il che significa che il nostro Time2Market è molto competitivo".

Sfide

NID e CTHINGS.CO hanno imparato molto durante la fase pilota dei loro chiusini connessi. Come ha detto Arnold Wierzejski, i dispositivi funzionano meglio se vengono mandati in orbita che se vengono messi in una fogna, perché si tratta di un ambiente veramente ostile in cui tutto ciò che si trova nella fogna mangia l'elettronica.

"La promessa che facciamo ai nostri clienti è che il dispositivo sopravviverà per circa sei anni, quindi abbiamo dovuto apportare miglioramenti e creare hardware con materiali in grado di resistere a un ambiente così difficile", spiega Arnold Wierzejski. "Il risultato è un dispositivo aggiornato e un codice sorgente migliorato che ora è in grado di svolgere il proprio lavoro".

IoT e connettività

La soluzione di NID-CTHINGS.CO è la prima del suo genere in Europa e utilizza schede SIM di Tele2. LTE-M è la tecnologia scelta perché è stata progettata specificamente per i luoghi remoti che necessitano di una lunga durata della batteria e di un basso consumo energetico.

"Alcuni comuni stanno vivendo una storia d'amore con Lora o altre tecnologie che non offrono le capacità dell'LTE-M", afferma Arnold Wierzejski. "Penso che questa storia d'amore avrà vita breve quando si renderanno conto che non ha una possibilità di relazione a lungo termine".

"In tutto il mondo ci sono numerose città con sistemi fognari obsoleti, difficili da raggiungere e che necessitano di metodi migliori per la loro manutenzione. Senza la connettività di Tele2 IoT e i dati in tempo reale che ci permette di raccogliere, non fanno altro che cucinare spaghetti. Le linee sembrano spaghetti e le città cercano solo di aggiornare e potenziare il sistema aggiungendo altre linee, senza risolvere il problema. La nostra soluzione cambia questo stato di cose, consentendo di monitorare più sedi e di affrontare i problemi in anticipo, prima che diventino eccessivi".

Portafoglio in crescita

Parallelamente all'installazione di chiusini connessi, NID e CTHINGS.CO hanno sviluppato una nuova soluzione per l'operatore di servizi pubblici Va Syd, nella Svezia meridionale, che prevede il monitoraggio a distanza degli idranti.

"Abbiamo chiamato questo progetto Smart Hydrant Cap e con esso misuriamo sia l'utilizzo che il monitoraggio della sicurezza", spiega Arnold Wierzejski. "Gli idranti sono infrastrutture critiche ed è fondamentale che siano monitorati per evitare qualsiasi manomissione, come nel caso di un attacco terroristico. La soluzione che abbiamo sviluppato è brevettata e funziona con qualsiasi tipo di idrante".

L'ulteriore espansione del portafoglio comprenderà il monitoraggio intelligente del livello delle acque sotterranee e la soluzione radar industriale intelligente prevede una serie di altri casi d'uso, tra cui fosse settiche, fiumi, coste marine, laghi e bacini artificiali e naturali.

"L'interesse per la nostra soluzione continua a crescere. Abbiamo anche ricevuto richieste per vedere se le nostre soluzioni possono essere utilizzate per monitorare il grano nei silos, l'olio nei serbatoi: i casi d'uso sono incredibili", dice Arnold Wierzejski. "Ci sono altre soluzioni sul mercato, ma non hanno quello che abbiamo noi. La portata massima dei nostri concorrenti è di 2-3 metri, mentre la nostra arriva a dieci metri. Il ciclo di vita dei loro dispositivi va da un anno a 16 mesi, mentre il nostro è di sei anni".

L'impegno profuso per sviluppare una portata, delle prestazioni e delle operazioni superiori, oltre a essere meno impegnativo in termini di manutenzione e più facile da gestire in remoto, è il motivo per cui le soluzioni CTHINGS.CO e NID sono molto richieste e per cui l'azienda si sta preparando a scalare. Attualmente, CTHINGS.CO ha clienti in tutta l'Europa continentale, con circa 1300 dispositivi distribuiti sul campo. L'azienda si aspetta che questo numero cresca in modo esponenziale nei prossimi mesi grazie a nuove partnership.

"Siamo inoltre entusiasti di presentare la nostra soluzione Smart ALARM, perfetta per il mercato B2C, in particolare per i serbatoi privati", afferma Arnold Wierzejski. "Con questa soluzione, i proprietari di casa possono monitorare il livello del liquido nel loro serbatoio e ricevere avvisi quando raggiunge un punto critico. Questa funzione aiuta a prevenire costosi danni all'acqua e garantisce ai proprietari di casa un approvvigionamento idrico costante".

Un'altra funzione essenziale in fase di sviluppo è Overflow Structures, che terrà traccia delle prestazioni delle stazioni di pompaggio e della quantità di liquido pompato attraverso di esse. Questa funzione aiuterà gli operatori a ottimizzare le prestazioni delle stazioni di pompaggio e a prevenire situazioni di tracimazione, che possono essere costose e pericolose. È inoltre in fase di sviluppo una funzione di monitoraggio degli idranti che utilizza sensori per monitorare il flusso d'acqua e la pressione negli idranti.

"Guardando fun futuro, stiamo esplorando la possibilità di integrare le previsioni meteorologiche nel nostro software. Collegando i dati delle previsioni meteo alla nostra soluzione per la gestione dell'acqua, possiamo ottenere una prospettiva più ampia su come i modelli meteorologici influiscono sulla gestione dell'acqua. Questa funzione consentirà ai nostri utenti di prendere decisioni più informate sull'uso e la gestione dell'acqua, assicurando che siano sempre preparati a qualsiasi cambiamento legato al meteo".

In definitiva, queste nuove funzioni offriranno agli utenti un'esperienza di gestione dell'acqua più piacevole ed efficiente. Grazie a una maggiore visibilità e controllo, gli utenti possono ottimizzare le prestazioni, prevenire danni costosi e garantire un approvvigionamento idrico sicuro e affidabile. L'obiettivo di CTHINGS.CO è quello di continuare a migliorare e ampliare le nostre capacità per rendere la gestione dell'acqua più semplice ed efficiente per tutti.

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