Monitoraggio frane con sensori IoT, droni e IA: il progetto Unimore

Il dissesto idrogeologico rappresenta una delle principali criticità ambientali in Italia, con le frane che costituiscono un rischio concreto per infrastrutture, comunità e attività economiche. In questo scenario, l’innovazione tecnologica applicata al monitoraggio dei fenomeni franosi diventa un fattore chiave per la prevenzione e la gestione delle emergenze. L’Università di Modena e Reggio Emilia (Unimore) si distingue con un progetto all’avanguardia che integra sensoristica avanzata, intelligenza artificiale e reti di comunicazione IoT per il controllo e la previsione dei cedimenti del terreno.

 

La situazione in Emilia-Romagna

Monitoraggio della frana della Rupe di San Leo.

 

Frane di grandi dimensioni e monitoraggio storico

 

Le situazioni di dissesto idrogeologico più critiche in Emilia-Romagna riguardano frane di grandi dimensioni e in movimento, come quelle di Boccassuolo (Modena) e Ca’ Lita (Reggio Emilia). Su questi fenomeni, la Regione – tramite l’Agenzia per la Sicurezza territoriale e la Protezione civile – e le Università di Modena e Reggio Emilia e di Bologna collaborano da tempo per garantire la tutela del territorio e delle comunità locali.

 

Nuove aree ad alto rischio e accordo pluriennale

 

Questa sinergia è stata recentemente rafforzata e ampliata con un accordo pluriennale valido fino al 2028. L’accordo estende il monitoraggio e la ricerca anche ad altre aree ad alto rischio, come la frana di Ca’ di Sotto a San Benedetto Val di Sambro (BO) e la Rupe di San Leo nel riminese, che necessitano di un controllo costante.

 

Il ruolo dei dipartimenti universitari

 

 

In prima linea ci sono il Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche di Unimore, che si occupa delle aree dell’Emilia centro-occidentale, e il Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali dell’Università di Bologna, responsabile per il bacino del fiume Reno e la Romagna. Le due università offrono all’Agenzia un supporto tecnico-scientifico per rafforzare la prevenzione, la previsione e la gestione del rischio idrogeologico, contribuendo anche all’organizzazione dei piani di protezione civile e alla gestione delle emergenze.

Il gruppo di geologi e ricercatori modenesi, coordinato dal professor Alessandro Corsini, si concentrerà in particolare sulla fascia che va dalla provincia di Modena a quella di Piacenza. Nell’ambito della convenzione attiva per il periodo 2025-2027, sostenuta da un contributo dell’Agenzia di 90.000 euro, Unimore sarà impegnata in attività che spaziano dalla valutazione del rischio in situazioni di emergenza all’attuazione di sistemi di monitoraggio integrato delle frane, dalla pianificazione della protezione civile su scala regionale a iniziative di formazione e comunicazione del rischio.

Attualmente, il gruppo segue circa quindici grandi fenomeni franosi, soprattutto nel modenese, ma il numero può variare in base a nuovi eventi che richiedano interventi urgenti, come accaduto di recente per la frana di Boccassuolo (Palagano). L’attività comprende l’implementazione e la gestione di sistemi di monitoraggio continuo, rilievi con droni dotati di laser scanner e altre strumentazioni innovative.

Un aspetto centrale riguarda anche l’analisi e l’interpretazione dei dati raccolti, che rappresentano il cuore scientifico del progetto.

 

 

Attività previste e innovazione tecnologica

 

La valutazione delle possibili evoluzioni dei dissesti è fondamentale per attuare azioni di mitigazione del rischio realmente efficaci. L’intesa prevede attività che spaziano dalla valutazione del rischio da frana (sia residuo che in corso d’emergenza) all’utilizzo di metodi e tecnologie innovative e integrate – come dati satellitari, droni, sensori per l’analisi delle condizioni di saturazione dei suoli – fino ai sopralluoghi e rilievi sul posto.

 

Pianificazione, formazione e comunicazione

 

Sono previsti anche l’implementazione di sistemi di monitoraggio automatico, il supporto alla pianificazione comunale di protezione civile, la definizione di misure di mitigazione per le autorità locali, la predisposizione di progetti speciali (compresi quelli finanziati dal PNRR) e lo sviluppo di procedure d’analisi per un sistema di monitoraggio integrato delle frane su scala regionale.

L’accordo include infine formazione specifica per il personale dell’Agenzia e supporto alla comunicazione del rischio, elementi cruciali per una gestione efficace dei fenomeni franosi.

 

Il progetto Unimore: obiettivi e tecnologie

 

 

Il team di ricerca Unimore ha sviluppato un sistema di monitoraggio delle frane che si basa sull’impiego di sensori multiparametrici, droni e sull’analisi predittiva dei dati raccolti. L’obiettivo è fornire uno strumento di diagnosi precoce, capace di rilevare segnali di instabilità prima che si verifichino eventi critici. Gli elementi distintivi di questa soluzione sono:

• Sensori avanzati: vengono installati in punti strategici delle aree a rischio per misurare parametri come umidità del suolo, spostamenti millimetrici, inclinazione e vibrazioni.
• Droni per il rilievo aereo: i droni equipaggiati con camere multispettrali e termiche permettono il monitoraggio dall’alto delle aree soggette a dissesto, raccogliendo dati geospaziali ad alta risoluzione e supportando la mappatura 3D del territorio. Questo consente di identificare rapidamente zone critiche e cambiamenti morfologici, anche in aree difficilmente accessibili.
• Reti LoRaWAN: la trasmissione dei dati avviene tramite protocolli wireless a lungo raggio e basso consumo, ideali per coprire vaste aree montane e collinari.
• Intelligenza artificiale: algoritmi di machine learning analizzano i dati in tempo reale, identificando pattern e anomalie che possono preludere a movimenti franosi.

La vera forza del sistema Unimore risiede nell’integrazione tra i dati raccolti dai sensori a terra e quelli acquisiti dai droni in volo: questa sinergia tecnologica garantisce una visione completa e dinamica dell’evoluzione del territorio, aumentando l’accuratezza delle analisi e la tempestività degli interventi.

 

Funzionamento del sistema: dalla raccolta dati all’analisi predittiva

 

 

Il sistema prevede una rete distribuita di sensori che inviano costantemente informazioni a una piattaforma centrale. Qui, i dati vengono processati da modelli predittivi sviluppati dal gruppo di ricerca Unimore, che sfruttano tecniche di analisi multivariata e deep learning. Questo approccio consente di:

• Elaborare grandi quantità di dati eterogenei (ambientali, geologici e meteorologici)
• Calcolare indici di rischio in tempo reale
• Generare alert tempestivi per gli enti di protezione civile e le amministrazioni locali

L’integrazione con dashboard web-based permette inoltre la visualizzazione in tempo reale dello stato dei sensori e delle aree monitorate, facilitando la pianificazione degli interventi e la gestione delle emergenze.

 

Impatti sul territorio e benefici per la comunità

 

 

L’implementazione di sistemi di monitoraggio avanzato come quello di Unimore offre molteplici vantaggi:

• Prevenzione efficace: la capacità di individuare precocemente segnali di instabilità consente di attivare misure di sicurezza prima che si verifichino danni.
• Ottimizzazione delle risorse: l’automazione della raccolta dati riduce la necessità di sopralluoghi manuali, abbattendo tempi e costi di gestione.
• Collaborazione istituzionale: il progetto favorisce la sinergia tra università, enti pubblici e operatori privati, creando una rete di conoscenze e competenze a servizio della sicurezza ambientale.

 

Verso una nuova frontiera della sicurezza ambientale

 

 

L’approccio multidisciplinare adottato da Unimore segna un passo avanti significativo nella prevenzione dei rischi geologici. L’integrazione di sensori di ultima generazione, droni, reti IoT e intelligenza artificiale rappresenta oggi la frontiera più avanzata per la tutela del territorio e delle comunità esposte a fenomeni franosi. Il progetto si configura come modello replicabile su scala nazionale, con potenzialità di applicazione anche in altri contesti di monitoraggio ambientale.

 

 

[Credits: UniMoRe]

 

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