Fibra ottica, sensori e AI per la sicurezza di strade e autostrade

Un sistema di monitoraggio che, grazie alla fibra ottica, a un corredo di sensori e ad algoritmi di intelligenza artificiale, può realizzare una precisa mappatura di tutte le deformazioni di un qualsiasi oggetto rigido o semirigido: ponti, viadotti, edifici, binari, vagoni, condotte  idriche, condotte fognarie, oleodotti e gasdotti, rete di distribuzione elettrica, pale eoliche,  telecabine, cavi, automobili e altro ancora. Così potremmo descrivere la tecnologia brevettata da Ntsg, azienda di Roma nata nel 2007 come centro di ricerca sulla fibra ottica e diventata poi system integrator. Il suo brevetto si chiama OF, acronimo di Optical Fibre, e sfrutta la capacità dei filamenti di fibra di saper misurare lo stato di tensione e altri parametri fisico-chimici, meccanici e strutturali degli oggetti.

Il sistema è stato brevettato nel 2015 da Paolo Persi del Marmo, l’ingegnere elettronico e dottore in ingegneria aerospaziale che ha fondato Ntsg. La fibra e i sensori rilevano le caratteristiche 2D e 3D degli oggetti e questi dati, una volta acquisiti, vengono trasferiti alla piattaforma IoT (Internet of Things) di Ntsg per essere analizzati in tempo reale. Le analisi servono a produrre report periodici, a generare avvisi e allarmi in caso di anomalie rilevate, nonché a fare manutenzione predittiva per intervenire prima che si presentino dei problemi strutturali. Per quest’ultima attività lavorano gli algoritmi di intelligenza artificiale del sistema OF.

Perché usare la fibra ottica per il monitoraggio dei manufatti ingegneristici e di altri sistemi, automobili incluse? Il sistema OF impiega cavi in fibra ottica microscopici (150 micron) e sensori passivi che  non necessitano di alimentazione elettrica, non subiscono né producono interferenze  elettromagnetiche, sono insensibili all’acqua e possono trasmettere segnali su lunghe distanze (fino a circa 100 chilometri) con perdite di potenza trascurabili. In un unico cavo ottico possono essere collegati in serie diversi sensori per la misura di differenti paramentri, per esempio estensione, accelerazione e temperatura. Altra caratteristica vincente è la longevità di questa tecnologia: ci vuole un secolo prima che il vetro all’interno del quale si propaga la luce deperisca. Dunque questo sistema brevettato è piccolo, longevo, a basso consumo di energia e anche ecologico, dato che la fibra ottica è un prodotto riciclabile.

Un’importante applicazione di questa tecnologia riguarda il monitoraggio della rete stradale e autostradale italiana: al momento, il sistema OF è già stato installato su circa 10 chilometri di rete stradale e autostradale (in Emilia  Romagna, Campania, Basilicata, Calabria, Toscana e Lombardia), ma si prevede che entro la fine dell’anno si conteranno 42 o più installazioni, distribuite su 500 chilometri. Per le opere già eseguite o in fase di completamento sono stati impiegati quasi 30.000 metri di cavo  in fibra ottica e sono stati connessi circa mille sensori.  Possibili applicazioni di questo sistema sono il monitoraggio della rete ferroviaria (per prevenire i deragliamenti), la verifica della stabilità di gallerie e ponti, il controllo della sicurezza nei cantieri edili, e altro ancora.

“La sicurezza su strade, ponti e gallerie è sempre più di attualità ed è possibile  solo grazie a sistemi che garantiscono un monitoraggio continuo”, ha commentato Persi del Marmo. “Il monitoraggio è di tipo  infrastrutturale ovvero rileva la deformazione verticale e trasversale di ogni campata, le misure di  spostamento e rotazione delle pile, delle spalle e degli appoggi dei ponti, fino a determinare i modi  di vibrare dell’opera”.

Per l'ingegnere e imprenditore romano sono state d’ispirazione due passioni, praticate a livello professionistico: l’aerospazio e la vela. Alcune delle soluzioni di Ntsg sono state applicate a imbarcazioni in gara nella Coppa America e a braccetti e sospensioni di automobili in Formula Uno. Persi del Marmo ha anche fatto parte del team che ha confermato la presenza di  idrocarburi su Titano, satellite di Saturno esplorato dalla sonda Huygens nella missione Cassini. “Le più importanti innovazioni, non solo in campo elettronico, ma  anche biochimico, medicale, strutturale arrivano proprio dalla ricerca aerospaziale”, ha sottolineato il fondatore di Ntsg.