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Vola e controlla: da Siemens il kit che rende i droni autonomi e intelligenti

di Piero Macrì ♦ Agricoltura, Oil&Gas, Energy. Sono tanti i settori in cui l’impiego di macchine volanti a pilotaggio remoto per il monitoraggio a fini manutentivi è possibile e conveniente. La tecnologia è già avanti, come dimostra il progetto Siaereo della multinazionale tedesca, che rende possibile lo svolgimento di questi compiti anche da parte di elicotteri “normali”. Ma bisogna fare i conti con una legislazione che fatica a stare dietro all’innovazione

Secondo i dati dell’Unione Europea nel giro di dieci anni il comparto dei droni e dei velivoli autonomi (Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto, Sapr) potrebbe rappresentare il 10% dell’intero mercato dell’aviazione civile. Fenomeno che si ipotizza possa avere un impatto economico e occupazionale rilevante, valutato in circa 10 miliardi l’anno e in 150.000 posti di lavoro. Si prefigura uno scenario in stile Blade Runner? La domanda non è poi così irrealistica, basti pensare che nei prossimi vent’anni si prevede che il traffico aereo, in conseguenza dell’affermazione di velivoli ad avanzata autonomia, possa aumentare del 50%. Secondo gli analisti di Gartner nel 2017 il valore globale del mercato è stato di 5 miliardi di dollari e nel 2020 ci si attende il raddoppio.

Dal punto di vista applicativo, il rapido sviluppo di mezzi aerei a pilotaggio remoto in ambito civile sta rendendo possibile un numero crescente di impieghi in diversi settori. Dal monitoraggio del territorio alla ricerca di persone, da operazioni in scenari di soccorso alla sorveglianza di aree critiche. Soluzioni si stanno poi evidenziando in ambito industriale: per il monitoraggio di oleodotti e gasdotti, controllo di linee di trasmissione elettrica e nell’ambito dell’agricoltura. La possibilità di avvalersi di macchine volanti gestite da remoto è ovviamente limitata dalla legislazione vigente.

Tutti i progetti che sono già in uno stadio avanzato e che potrebbero tradursi in casi applicativi reali – ad eccezione dei progetti in campo militare – sono ancora confinati nei laboratori di ricerca o sono prototipi oggetto di sperimentazione. Lì sono e lì rimarranno finché le regole non faranno passi avanti. Un progetto in stadio già avanzato è quello proposto per esempio da Siemens. Si tratta di Sieaero, soluzione che comprende un insieme di tecnologie – di sensoristica e di software analytics – con cui è possibile attrezzare elicotteri, oggi convenzionali e domani predisposti al volo autonomo, per la manutenzione delle linee aeree elettriche. Ne abbiamo parlato con Nicolò Bianchi, Chief Digital Officer della divisione Energy Management di Siemens Italia.

 

Esempio di visualizzazione resa dai sensori di Siaereo

La manutenzione predittiva delle linee aeree elettriche

Un esempio di utilizzo di nuove tecnologie applicate a velivoli autonomi riguarda le operazioni di attività di manutenzione di linee elettriche a alta e media tensione, quelle che garantiscono l’erogazione elettrica ai centri abitati esterni alle aree metropolitane. Attualmente effettuate con elicotteri convenzionali, potrebbero essere compiute con elicotteri teleguidati. «Da un punto di vista tecnologico siamo quasi pronti, non lo siamo da un punto di vista pratico,  in quanto manca ancora il quadro normativo», spiega Nicolò Bianchi. «Passare a una modalità ispettiva di tipo autonomo ridurrebbe considerevolmente i costi, poiché escluderebbe il costo del pilota di un elicottero convenzionale. Con un sorvolo a bassa quota è oggi possibile rilevare eventuali anomalie e riprendere la situazione degli impianti: stato dei conduttori e stato di conservazione dei sostegni, isolatori e stato della vegetazione in prossimità degli stessi. E’ un servizio che permetterebbe di assicurare una maggiore resilienza elettrica dell’infrastruttura, risolvendo preventivamente criticità che possono mettere in discussione la distribuzione del fabbisogno energetico».

Il progetto Sieaero. L’elicottero diventa intelligente

Per riuscire a cambiare le modalità di intervento tradizionale, Siemens ha realizzato il progetto Sieaero, un insieme di tecnologie con cui è possibile attrezzare elicotteri oggi convenzionali e domani predisposti al volo autonomo. La sperimentazione della soluzione è stata fatta utilizzando l’unmanned aerial vehicle Camcopter S-100 della società austriaca Schiebel Group. Il kit predisposto da Siemens prevede un sistema multisensore dotato di vari sensori come fotocamere con risoluzione 100 megapixel, scanner laser 3D e sensori infrarosso e corona in grado di acquisire immagini e dati critici in merito allo stato delle infrastrutture. Dati e immagini vengono elaborati da un software analitico dedicato, sempre sviluppato da Siemens, così da ottenere informazioni riguardo a possibili difetti o usura delle componenti in esercizio sulle linee elettriche. «Il software – spiega Bianchi – utilizza algoritmi di intelligenza artificiale e machine learning permettendo di ridurre il tempo di volo necessario per l’attività ispettiva così come una drastica riduzione del tempo di post analisi oggi effettuato da operatori. Quest’ultima può essere eseguita in cloud pubblico o privato a seconda della scelta del cliente. In questo modo si ottiene un significativo abbattimento dei costi, maggiore affidabilità e resilienza delle infrastrutture e acquisizione di informazioni già elaborate in pochi giorni».

 

Camcopter S-100 della società austriaca Schiebel Group
Partner austriaci e tedeschi e ambizioni internazionali

La sperimentazione del progetto Siemens è stata condotta in cooperazione con operatori tedeschi e austriaci competenti per le attività di ispezione nei rispettivi Paesi. «Il Servizio offerto da Siemens Sieaero permette la rilevazione automatica di parti usurate delle linee aeree abilitando una logica di manutenzione predittiva», afferma Bianchi. La precisione che viene assicurata dal sistema multisensore analitico è di gran lunga superiore agli standard attuali: il sensore 3D consente una risoluzione di 120 dot per metro quadro contro i 30 dei sensori oggi utilizzati su elicotteri convenzionali. Per ogni km di linee aeree vengono raccolti 100 Gb di dati. Considerato che si tratta di monitorare centinaia di chilometri, si arriva a dovere elaborare una quantità di dati davvero notevole. Ecco quindi la necessità di avere a disposizione importanti risorse elaborative in cloud per fornire informazioni tempestive in grado di accelerare tutte le tempistiche di elaborazione ed essere più efficaci negli interventi manutentivi.

In Europa milioni di chilometri da ispezionare

Le attività di ricognizione delle linee elettriche sono previste in Italia dal piano di sviluppo e manutenzione dell’infrastruttura elettrica e hanno l’obiettivo di garantire continuità ottimale della distribuzione energetica su tutto il territorio. Sono interventi che rappresentano oggi un investimento economico e tecnologico importante e che potrebbero diventare, un domani ormai prossimo, competenza di elicotteri autonomi e droni. Attualmente i dati vengono ispezionati da parte del personale tecnico responsabile del piano di interventi. Un tipico intervento, si pensi a quello eseguito l’estate scorsa nella provincia di Varese, comporta la ricognizione di 600 km della rete, interessando complessivamente 100 comuni. Il mercato ispettivo delle linee elettriche è un affare miliardario. In Europa vi sono milioni di km di linee aeree che distribuiscono energia ad aree residenziali e industriali e in Italia la sola rete di alta e media tensione ha un’estensione di oltre 200mila km.

 

in Italia la sola rete di alta e media tensione ha un’estensione di oltre 200mila km

La regolamentazione dei Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto

Nel regolamento Enac, ente di competenza per le disposizioni in materia di aviazione civile, si definiscono Sapr (Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto) i droni utilizzati per operazioni specializzate, di sperimentazione e ricerca con peso non superiore ai 150Kg. Aeromodelli sono invece droni destinati a un uso prevalentemente a scopo ricreazionale e sportivo. Le disposizioni Enac sono vincolate all’ordinamento europeo. Da parte dei legislatori vi è la spinta a regolamentare il settore al fine di promuoverlo, incoraggiare l’innovazione, fare leva sulla competitività allo scopo di ottenere una crescita di interesse e, conseguentemente, di sviluppo delle potenzialità dei droni.

Dall’altra, la necessità di intervenire sulla corretta gestione operativa dei droni è stata ispirata dalla predisposizione di regole finalizzate a porre rimedio alle potenziali problematiche derivanti dal volo dei Sapr e che pongono in prima linea i temi della sicurezza aerea e di gestione dello spazio aereo, di riservatezza e protezione dei dati nonché di tutela dell’ambiente, temi sui quali la necessità di un confronto aperto si pone in maniera ancor più determinante tenuto conto dell’incremento dell’uso dei droni e dell’affollamento degli spazi aerei. Le operazioni in cui possono essere impiegati i Sapr ricadono in quattro differenti categorie: Vlos (Visual Line of Sight), Evlos (Extended Visual Line of Sight), Bvlos (Beyond Visual Line of Sight). Si tratta di una classificazione che entra nel merito della condizione di sicurezza del mezzo aereo a pilotaggio remoto in base al rapporto di contatto visivo tra il pilota ed il mezzo aereo.

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