Onyax: Ricerca perdite acqua e gas con IoT e Intelligenza Artificiale

Introduzione

Affrontare il problema delle perdite idriche e delle dispersioni fuggitive di gas utilizzando una soluzione innovativa che combina Intelligenza Artificiale (IA) e tecnologia IoT per ridurre al minimo gli sprechi e ottimizzare le attività di manutenzione. Questa è la missione di Onyax, azienda innovativa attiva nel campo delle telecomunicazioni e del monitoraggio remoto industriale, in grado di dare una risposta efficace e in linea alle necessità di digitalizzazione avanzata delle reti di distribuzione per i gestori di acqua e gas. Nasce così il progetto EVALD, che sfrutta le grandi potenzialità AI della piattaforma in cloud ACE di Onyax, già utilizzata da diverse utility del territorio nazionale per monitorare in remoto i propri impianti, e l’ausilio di una rete di sensori IoT di elettro-vibro-acustica, progettati con idrofono integrato, batteria autonoma, dimensioni ridotte e installazione istantanea. Un progetto completo che punta ad una innovazione sostenibile ed efficace nella gestione di due risorse fondamentali per il nostro territorio.

Le sfide

Le sfide che Onyax affronta in ambito Leak e Anomaly Detection toccano temi relativi alla semplificazione operativa e alla tecnologia di acquisizione ed elaborazione dati. La prima sfida di Onyax è partita considerando la diversità e la vastità delle infrastrutture di distribuzione nelle quali è necessario applicare soluzioni altamente scalabili e adattabili a diversi contesti tecnici. A questo si uniscono le necessità di un’analisi acustica e vibrazionale il più sensibile possibile con segnali privi di rumore grazie ad un processo sperimentale completo impostato su logiche IoT, e la riduzione al minimo di “falsi positivi/negativi” attraverso lo sviluppo di algoritmi di machine learning affidabili applicabili nella piattaforma ACE di Onyax. Inoltre, grande importanza alla sostenibilità a lungo termine incentrata sul low-power, sostenuta con un contributo duraturo offerto da Onyax con operazioni di ricerca continue atte a sensibilizzare la minimizzazione degli sprechi idrici e la riduzione delle emissioni di gas in impianti di conduttura cittadina e industriale.

La soluzione

La soluzione EVALD, acronimo di Electro-Vibro-Acoustic-Leakage-Detect, è progettata per integrare in un unico ecosistema digitale i dati provenienti da dispositivi IoT, algoritmi di deep learning e tecniche di modellazione numerica, analizzando parametri acustici, pressori, elettrici e vibrazionali. L’idea da cui ha preso vita il progetto EVALD, è stata quella di non limitarsi esclusivamente all’identificazione di anomalie acustiche tramite un approccio passivo, come nella maggior parte dei sistemi di ricerca perdite tradizionali e attualmente presenti sul mercato, bensì di considerare una analisi acustica “attiva” supportata da diverse sorgenti elettriche, pressorie e vibrazionali.

L’approccio di ascolto “attivo” utilizzato da Onyax e perfezionato attraverso una preziosa collaborazione tecnologica con il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, consiste nell’iniettare volutamente un suono all’interno della rete idrica/gas e attraverso il dispositivo IoT TUBE-T3 con idrofono integrato, ascoltarlo in diversi punti ricavandone il flusso medio, analizzando così la deviazione in frequenza del segnale ricevuto escludendo possibili rumori ambientali. Questa tecnica di Audio Analysis, affiancata alle grandezze riferite ai nodi di rete (pressione, temperatura e vibrazione) già acquisite nelle reti di distribuzione tramite l’installazione di dispositivi IoT di Onyax, permette la creazione e il successivo “allenamento progressivo” del gemello digitale della rete costruito grazie a modelli di intelligenza artificiale, per individuare, con una precisione più elevata, le zone a maggiore probabilità di perdita o i cosiddetti “falsi positivi”. Infine, tutti i dati raccolti vengono inviati alla piattaforma cloud, dove vengono analizzati e visualizzati tramite interfacce intuitive, permettendo ai gestori di intervenire tempestivamente.

I vantaggi

I vantaggi di questa nuova soluzione che unisce IoT e intelligenza artificiale, sono riscontrabili prima di tutto nella possibilità di ridurre il tasso di errore di individuazione della perdita, permettendo ai gestori di effettuare campagne di misura mirate ancor prima di muovere intere squadre dedicate all’analisi acustica in campo. A questo si uniscono:

• Efficienza energetica: Installazione di dispositivi con batteria a lunga durata e basso consumo energetico con azioni di intervento minimo da parte degli operatori e conseguente approccio sostenibile.
• Miglioramento tecnologico: I dati costantemente ricevuti dai dispositivi installati permettono di migliorare sempre di più la precisione di analisi e, di fatto, una realizzazione sempre più fedele del gemello digitale della rete fisica.
• Monitoraggio continuo: L’uso di sensori IoT avanzati permette un monitoraggio continuo della rete, garantendo una visione costante dello stato delle infrastrutture e permettendo interventi mirati in caso di anomalie.
• Scalabilità: La soluzione EVALD è scalabile e può essere adattata facilmente a reti di distribuzione di diverse dimensioni e complessità.
• Predittività: Con reti realizzate in acciaio e protette con tecniche di protezione catodica oltre a valutare la reale protezione delle tubazioni di acqua e gas, per esempio attraverso il dispositivo BLACKBOX-CAT, si possono applicare tecniche predittive sia sulla vita degli anodi sacrificali che comprendere se in una tubazione sta iniziando un processo di riduzione, rimozione del rivestimento o corrosione della stessa, tutti indicatori di future perdite.