Un metodo low cost per il monitoraggio del livello delle acque dei fiumi

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Bonn ha sviluppato dei sensori per il monitoraggio delle acque dei fiumi che hanno costi ridotti e maggiore efficacia degli strumenti tradizionali

monitoraggio del livello delle acque dei fiumi
Credits: Pierre-Alain Dorange (CC BY-SA 2.0)

Nuovo dispositivo economico e open source contro le alluvioni

(Rinnovabili.it) – Il monitoraggio del livello delle acque dei fiumi può essere condotto con diversi tipi di strumenti, da misuratori per metro o calibro ai più sofisticati sistemi radar. Molti dei dispositivi attualmente in campo però hanno dei limiti: costano troppo, se il livello dell’acqua è troppo elevato possono danneggiarsi, funzionano a intermittenza oppure il controllo da remoto dei dati è troppo complesso. 

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Bonn ha sviluppato un nuovo sensore, a funzionamento costante e dai costi contenuti; uno strumento utile per monitorare il livello delle acque e segnalare criticità e rischio alluvioni per le aree a ridosso dei fiumi. Il progetto ha visto la collaborazione dell’Università federale di Rio Grande do Sul in Brasile e il finanziamento del Fondazione tedesca per la ricerca (DFG), del Consiglio nazionale per lo sviluppo scientifico e tecnologico del Brasile (CNPq), e della Rio Grande do Sul State Research Funding Agency (Fapergs). Il software sul quale è stato sviluppato il sensore è open source, i risultati della ricerca sono stati pubblicati su Water Resources Research. 

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Monitoraggio low cost e continuo del livello delle acque dei fiumi

Un nuovo tipo di sensore, economico, affidabile e in grado di trasmettere a ciclo continuo informazioni circa il monitoraggio del livello delle acque dei fiumi. Il dispositivo è già operativo da due anni a Wesel, sul Basso Reno, e in tempo reale comunica con un centro di valutazione attraverso la comunicazione mobile. Potenzialmente sarebbe in grado di fornire una rete per sistemi di allarme per eventuali alluvioni o siccità. 

“Il cuore del nostro dispositivo è un ricevitore e un’antenna GNSS a basso costo”, ha spiegato il Dr. Makan Karegar dell’Istituto di geodesia e geoinformazione dell’Università di Bonn. Il sensore può segnalare una posizione con un certo livello di precisione attraverso i satelliti GPS americani e russi, “Tuttavia – ha illustrato Karegar – i segnali satellitari possono essere utilizzati anche per misurare l’altezza dell’antenna GNSS sopra la superficie del fiume”.

Le onde che i satelliti trasmettono, infatti, vengono in parte captate dall’antenna, mentre il resto è riflesso nell’ambiente circostante che, nel caso dei fiumi, è la superficie dell’acqua. Da qui, la deviazione consente loro di raggiungere il ricevitore. Quando la parte riflessa si sovrappone al segnale ricevuto direttamente, visto che quest’ultimo ha viaggiato meno a lungo, si genera un’interferenza. Le interferenze così prodotte possono essere uno strumento di calcolo per la distanza tra antenna e livello dell’acqua. 

“Possiamo collegare l’antenna GNSS a qualsiasi struttura, che si tratti di un ponte, un edificio, un albero o una recinzione vicino al fiume”, ha spiegato Karegar. “Da lì, può misurare il livello del fiume tutto il giorno senza contatto – entro circa 1,5 centimetri in media. Eppure è meno probabile che venga danneggiato in caso di inondazioni estreme”. 

Il metodo non è preciso quanto un radar ma perfettamente in grado di assolvere la sua funzione – monitorare, cioè, il livello di acqua di un fiume, per una spesa complessiva di appena 150 euro. L’antenna utilizzata è collegata al Raspberry Pi, un mini computer delle dimensioni di uno smartphone, che calcola i dati grezzi, completamente autonomo perché ricaricabile con celle solari e  in grado di trasmettere i dati attraverso rete mobile. 

Il dispositivo è liberamente riproducibile perché la tecnologia che lo compone è open source. Troppo bello per essere vero? Uno svantaggio c’è. Lo speciale funzionamento del dispositivo lo rende applicabile solo al monitoraggio del livello delle acque dei fiumi che siano larghi più di 40 metri: “Questo è il raggio più piccolo da cui l’antenna può ricevere il segnale satellitare riflesso”, ha puntualizzato Karegar. “Se il corso d’acqua è troppo stretto, la maggior parte dei segnali riflessi provengono dalla terra”. Il team è già all’opera per ottimizzare il codice di valutazione, l’obiettivo è ottenere misurazioni efficaci anche di fiumi minori come l’Ahr in Germania, gravemente esondato nel 2021. 

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