Intelligenza artificiale per il monitoraggio delle infrastrutture

Una soluzione per la diagnostica predittiva delle infrastrutture, impiegata anche in Italia grazie alla sperimentazione di A4 Holding [...]
Saar Dickman

CEO, Dynamic Infrastructure

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La digitalizzazione e l’analisi visuale attraverso l’uso dell’intelligenza artificiale sono alla base di una soluzione di monitoraggio di qualsiasi infrastruttura civile – ponti, viadotti, tunnel, gallerie – realizzata da una società americana con sede di sviluppo software in Israele, la Dynamic Infrastructure.

Un gemello digitale per il monitoraggio delle infrastrutture

Alla base della soluzione offerta vi è la digitalizzazione delle infrastrutture attraverso la creazione di un “gemello digitale” (o digital twin). Il gemello digitale è un termine relativamente nuovo nel mondo dell’infrastruttura civile.

Un gemello digitale non è lo stesso del modello di informazioni sugli asset creato tramite il Building Information Modeling (BIM); è un modello digitale che descrive completamente un bene fisico reale come un ponte una galleria o un viadotto.

Un gemello digitale offre una moltitudine di opportunità per promuovere realmente miglioramenti ed efficienza dell’intera catena di controllo delle infrastrutture.

In questo scenario, il gemello digitale contiene informazioni di progettazione dettagliate sul layout e la costruzione della strada sia della sovrastruttura sia della sottostruttura; la prima composta da piano stradale, impalcato, travi e sistemi di drenaggio, la seconda da piedritti (o spalle) e fondazioni che sopportano le pile (o piloni).

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Una soluzione basata su reti neurali

In particolare, vengono utilizzate, reti neurali convoluzionali (CNN) addestrate con approccio deep learning per fornire una approfondita “analisi di vulnerabilità” ottenuta attraverso il controllo e la verifica dei danni alle infrastrutture grazie all’’estrazione di descrittori visuali dalle immagini analizzate.

Ogni tipo di vulnerabilità è identificato da un raggruppamento di elementi e/o caratteristiche di una struttura e dei suoi sistemi i cui attributi soddisfano un particolare insieme di regole di selezione chiamate classificatori di relazione-associazione (RAC).

La soluzione di intelligenza artificiale, dunque, attraverso l’analisi visuale di immagini contenute nei report di ispezione già presenti in azienda ed eventualmente dalla fotogrammetria UAV – e/o da qualsiasi altra fonte come smartphone, tablet – identifica i difetti dell’infrastruttura e ne evidenzia i futuri rischi e i problemi strutturali in evoluzione.

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Analisi dei rischi in tempo reale

La tecnologia fornisce un’analisi dei rischi in tempo reale, basata su cloud, di qualsiasi ponte o tunnel e avvisa automaticamente quando vengono rilevati cambiamenti nelle condizioni, prima che si trasformino in guasti su larga scala.

Man mano che vengono caricate nuove immagini, esse vengono confrontate con le precedenti, in tal modo la piattaforma crea una vera e propria “cartella clinica visiva” per ogni risorsa, basata su immagini.

“Il sistema consente a qualsiasi operatore, ispettore o tecnico della manutenzione di avere a portata di mano informazioni fruibili per decidere se, quando e come devono essere condotti i progetti di manutenzione a medio lungo termine e la manutenzione quotidiana, fornendo avvisi istantanei sulle anomalie”, spiega Saar Dickman, Amministratore delegato di Dynamic Infrastructure.

Droni per il monitoraggio dei cambiamenti infrastrutturali

Altro interessante aspetto dell’offerta è la possibilità di utilizzare anche “veicoli aerei senza equipaggio” (UAV o droni) per la fotogrammetria aerea programmata. Essi infatti possono rendere le ispezioni di ingegneria civile più sicure, veloci e accurate.

L’uso dei droni riduce l’errore umano e favorisce ispezioni più sicure, più rapide e più accurate. Grazie alla loro capacità di eseguire ispezioni ripetute, anche in ambienti impegnativi e dinamici, facilitano il monitoraggio dei cambiamenti infrastrutturali nel tempo.

Per garantire risultati di ispezione sufficienti, una missione UAV convenzionale deve essere controllata da un pilota o operatore altamente qualificato non solo nel volo aereo ma anche in ingegneria civile, ed è per questo motivo che viene offerta, come possibilità opzionale, di usufruire anche di questo servizio direttamente offerto dall’azienda.

Al termine della missione di volo UAV, viene elaborato un gran numero di immagini acquisite.

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Una soluzione impiegata in Italia da A4 Holding

Già impiegata per fornire valutazioni predittive a molteplici proprietari e gestori di infrastrutture in Europa, in Australia e negli Stati Uniti, grazie ad A4 Holding è impiegata anche in Italia lungo le tratte gestite dalla concessionaria del Gruppo, Autostrada Brescia Verona Vicenza Padova.

Il Viadotto Torri di Quartesolo è la prima infrastruttura in Italia in ambito autostradale a essere monitorata da questa soluzione.

“Autostrada Brescia Verona Vicenza Padova, la concessionaria che all’interno del nostro Gruppo ha la responsabilità della gestione delle tratte autostradali A4 Brescia-Padova e A31 Valdastico, gestisce in sicurezza oltre 600 opere tra cui ponti, viadotti, gallerie e tunnel”, afferma Bruno Chiari, direttore generale della Concessionaria. “La nostra incessante ricerca di soluzioni sempre più evolute per garantire ai nostri clienti il miglior servizio, sicurezza e comfort durante i loro viaggi ci ha portati a questa sperimentazione”.

La digitalizzazione nell’agenda politica

Tra i temi sul tavolo del governo Draghi emergono alcune tematiche legate alle Infrastrutture Civili dall’importanza della transizione digitale alla sostenibilità delle infrastrutture civili, fino al nuovo ministero delle Infrastrutture e della mobilità sostenibili.

È dunque fondamentale aumentare la cultura, anche tecnica, della sostenibilità, per far sì che le scelte politiche vengano comprese e attuate al meglio, ma soprattutto occorre puntare sulla digitalizzazione.

È notizia di questi ultimi mesi la costituzione del Comitato interministeriale per la transizione digitale (Citd), presieduto da Vittorio Colao, e di cui faranno parte rappresentanti di diversi ministeri (PA, per il Sud, dell’Economia, della Transizione ecologica, della Cultura, delle Infrastrutture e della Salute) a conferma di quanto la digitalizzazione sia ormai un imprescindibile orizzonte verso il quale la società si sta muovendo, affrontando una transizione, certamente non priva di ostacoli, ma altrettanto inevitabile in un’epoca come la nostra. Tra le priorità del Comitato sono indicate lo sviluppo dell’intelligenza artificiale, dell’Internet delle Cose e della blockchain, cioè tutte tecnologie che, se utilizzate, possono portare notevoli benefici alla progettazione, costruzione e gestione di infrastrutture anche dal punto di vista della loro sostenibilità.

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