3. CARATTERISTICHE E COMPONENTI PRINCIPALI DEI SISTEMI DI MONITORAGGIO

3.1. Generalità

3.2. Componenti principali di un sistema di monitoraggio

3.2.1. Gli strumenti di misura

3.2.2. Il sistema di acquisizione dati

3.2.3. Il sistema di trasmissione dati

3.2.4. Il sistema di archiviazione ed elaborazione dati

3.3. Requisiti principali di un sistema di monitoraggio

3.3.1. Requisiti hardware

3.3.2. Requisiti software

3.4. Rappresentazione di un sistema di monitoraggio

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3.1. Generalità

Nell’accezione generale, il monitoraggio costituisce uno strumento conoscitivo, volto all’acquisizione di informazioni quantitative sull’andamento nel tempo di variabili, assunte come rappresentative per caratterizzare l’evoluzione di una data porzione di ambiente fisico.

Tale ambiente è soggetto a mutamenti di equilibrio a seguito di particolari eventi, che, a loro volta, sono in grado, di arrecare danni all’uomo ed alle sue attività (tra i risultati di esse va annoverato il patrimonio storico-artistico) comportando quindi un grado di rischio.

Il monitoraggio assume pertanto una funzione di previsione dell’evento, al fine di garantire un margine di tempo sufficiente ad intraprendere provvedimenti volti alla riduzione del livello di rischio.

Il livello d’esposizione al rischio associabile ad un evento, dipende da tre fattori: la pericolosità, la vulnerabilità ed il valore del danno. Il primo dipende dalla probabilità che l’evento accada, il secondo descrive le conseguenze dell’evento sull’ambiente fisico considerato, il terzo infine quantifica la perdita di valore associabile alla vulnerabilità dell’ambiente.

La conoscenza dell’ambiente fisico data dal monitoraggio non è sufficiente da sola a ridurre l’esposizione al rischio. L’insieme dei processi e delle tecniche per riportare il rischio a livelli accettabili costituisce il controllo dell’evento. Un sistema di controllo è preposto a scegliere il tipo di intervento ed a valutarne gli effetti sull’ambiente, con l’obiettivo della riduzione del rischio.

Il controllo può intervenire su:

In relazione alle scarse possibilità di ridurre la pericolosità di un evento, il controllo esplica preferenzialmente le sue funzioni sulla vulnerabilità. Gli interventi per ridurre la vulnerabilità devono essere programmati ed organizzati in debito anticipo, ad esempio impostando delle soglie d’allarme ed associando al superamento delle stesse opportune iniziative che, in caso di rischio estremo, possono prevedere l’evacuazione totale del territorio.

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3.2. Componenti principali di un sistema di monitoraggio

Un sistema di monitoraggio è sostanzialmente costituito da una serie di unità principali:

Alla base del corretto funzionamento di un sistema di monitoraggio è la scelta e l’utilizzo dei componenti hardware e software del sistema che devono rispondere ad alcuni requisiti fondamentali che verranno in seguito elencati.

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3.2.1. Gli strumenti di misura

La scelta degli strumenti da utilizzare e delle relative procedure di installazione rappresenta un aspetto particolarmente importante ai fini della possibilità di successo del monitoraggio; da essi, infatti, dipende in maniera preponderante la qualità delle misure.

La fase della scelta dei sensori è preceduta dall’individuazione dei parametri da misurare. Principalmente le grandezze fisiche significative da controllare in un versante instabile sono riconducibili a due principali categorie:

Vengono di seguito elencati i parametri maggiormente significativi:

parametri cinematici:          

I parametri cinematici sono rilevati con la misura di spostamenti superficiali e profondi.

parametri idrogeologici:      

I parametri idrogeologici sono rilevati con la misura delle pressioni interstiziali.

parametri meteorologici:     

I parametri meteorologici sono rilevati con la misura della quantità di precipitazioni liquide (pioggia) o solide (neve) e con la misura della temperatura dell’aria, importante per la valutazione dello zero termico. In alta montagna la misura della temperatura della neve a diverse profondità può fornire indicazioni per la previsione delle valanghe.

parametri geofisici:            

I parametri geofisici sono rilevati sono controllati con la misura delle vibrazioni trasmesse al terreno.

Particolarmente rilevante è la scelta dei punti da monitorare, perché l’instabilità si manifesta, specialmente nella fase iniziale d’evoluzione, in zone limitate che possono sfuggire al monitoraggio. Per questo motivo è fondamentale il contributo che può venire da indagini e studi geologici, geomorfologici e geotecnici del versante.

Da valutare con cautela è anche la scelta della frequenza e ridondanza delle misure che dipendono, in particolare la prima, dalle caratteristiche cinematiche riconosciute o supposte del fenomeno.

La descrizione particolareggiata degli strumenti atti a misurare le grandezze da monitorare è trattata nel capitolo 4.

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3.2.2. Il sistema di acquisizione dati

Il sistema di acquisizione dati assolve il compito di comunicare con il sensore (o i sensori) a cui è collegato, memorizzare il dato e trasformarlo da unità elettrica (per esempio volt) ad unità fisica (per esempio millimetri).

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3.2.3. Il sistema di trasmissione dati

Consente trasferimento dei dati dal punto di acquisizione (remoto) al punto di utilizzo. Esistono diversi sistemi da adottare, la cui scelta dipende essenzialmente dalle condizioni operative. In particolare:

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3.2.4. Il sistema di archiviazione ed elaborazione dati

Consente la catalogazione e conservazione dei dati al fine del loro utilizzo interpretativo del fenomeno sotto osservazione. Sovrintende alla restituzione dei dati in forma grafica e/o di tabella ed all’eventuale attivazione di allertamento in caso di superamento di soglie prefissate. Può essere dotato di modelli numerici previsionali a sostegno della fase decisionale che precede l’attivazione dell’allertamento.

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3.3. Requisiti principali di un sistema di monitoraggio

3.3.1. Requisiti hardware

I più importanti sono:

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3.3.2. Requisiti software

Le caratteristiche più importanti delle componenti strumentali software del sistema riguardano l’interfaccia uomo/macchina e le funzionalità di elaborazione. L’interfaccia generale del sistema deve consentire la massima semplicità e flessibilità di utilizzo dei diversi componenti funzionali, i cui requisiti principali sono:

Per quanto riguarda l’elaborazione sono necessarie diverse funzionalità:

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3.4. Rappresentazione di un sistema di monitoraggio

Lo schema generale di un sistema, realmente operante, per il monitoraggio e controllo di un versante interessato da una frana estesa, è rappresentato in figura 6. Gli strumenti, sparsi sul territorio, sono raggruppati in blocchi ed asserviti a unità periferiche di acquisizione. Il collegamento tra i sensori e le unità avviene per mezzo di un cavo, mentre le stesse fungono anche da unità remote di trasmissione via radio. La scelta della trasmissione radio è stata dettata dalla vastità dell’area sotto controllo e della necessità, ai fini della sicurezza, di disporre dei dati in tempo quasi reale.

Il flusso d’informazioni tra le unità periferiche ed il sistema centrale avviene nei due sensi, in quanto quest’ultimo è in grado di dialogare con le unità di acquisizione, per richiedere l’invio di dati, modificare la frequenza di acquisizione, informarsi sullo stato di funzionamento delle unità periferiche.

I dati acquisiti sono inviati all’unità principale di elaborazione, che svolge in primo luogo il compito di smistare le informazioni nei sistemi di banca dati. Nel caso in esame ne sono previsti due. Il primo risiede presso la stessa unità centrale di elaborazione ed ha la funzione di banca dati locale, nella quale sono conservate le informazioni più recenti fornite dal sistema, in pratica gli ultimi tre mesi di acquisizioni. Per evitare di appesantire eccessivamente l’unità di elaborazione, che è costituita da un minicomputer e che serve anche per tutte le funzioni di elaborazione e restituzione dei dati, l’intera serie di dati acquisiti è conservata in un sistema di banca dati residente su un elaboratore centrale remoto, al quale il centro è collegato via modem attraverso una linea dedicata.

Presso l’unità centrale di elaborazione risiedono anche i modelli numerici di predizione ed i sistemi esperti che sono utilizzati per l’interpretazione e come supporto al processo decisionale, e l’unità di allertamento che provvede a segnalare automaticamente il superamento delle soglie di accertabilità delle misure ed a mettere in allarme il sistema.

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