Sensori integrati nei droni: rivoluzione nel monitoraggio ambientale

Nell’era in cui l’innovazione tecnologica si snoda inarrestabile, i droni emergono come strumenti versatile e dal potenziale rivoluzionario. In questa intervista, abbiamo parlato con il Dott. Andrea Maria Di Lellis, CEO e Chief System Engineer presso S2G-Technologies e AMDL. Il focus è stato la tecnologia dei sensori integrati nei droni e il loro impiego nell’ambito della sensoristica innovativa e del monitoraggio ambientale.

Quali sono i principali vantaggi dell’utilizzo di droni per il monitoraggio ambientale rispetto ad altre tecnologie tradizionali?
«I droni rappresentano un vantaggio essenziale in termini di mobilità, specialmente per raggiungere luoghi difficili. Volando in zone pericolose o remote, dimostrano un valore significativo. Grazie alla tecnologia, hanno rivoluzionato il monitoraggio e le diagnostiche, come nel caso del monitoraggio degli impianti industriali.

Rispetto ai mezzi tradizionali, sono più efficienti, riducendo notevolmente costi e tempi di spostamento verso posti di difficile accesso e contribuendo a ridurre l’impatto ambientale grazie all’uso di elettricità.

Dotati di tecnologie avanzate di imaging e sensori, i droni raccolgono dati dettagliati e di alta qualità per comprendere meglio le condizioni ambientali. La trasmissione in tempo reale di tali dati permette il monitoraggio tempestivo e l’intervento rapido in caso di emergenze o problemi ambientali, proteggendo l’ambiente e la sicurezza delle persone.

Infine, i droni consentono l’uso di sofisticate strumentazioni per eseguire analisi a distanza, garantendo un’osservazione ravvicinata del target desiderato. La loro versatilità e il controllo a distanza li rendono estremamente utili in diversi contesti, come l’ispezione di ciminiere, cantieri o altri luoghi difficilmente accessibili, dimostrando il loro vantaggio ed efficacia».

In che modo la sensoristica innovativa integrata nei droni contribuisce a migliorare la precisione e l’efficacia del monitoraggio ambientale?
«La miniaturizzazione della componentistica e l’avanzamento nella precisione delle misurazioni hanno consentito di integrare sensori sempre più sofisticati sui droni. Questa combinazione di tecnologie, insieme alla mobilità dei droni stessi, ha reso possibili diagnosi estremamente efficaci e accurate, ad esempio per monitorare l’inquinamento e per effettuare osservazioni dettagliate.

Riducono anche il rischio per gli operatori, evitando la necessità di inviare personale umano in zone pericolose e risultando ideali per operazioni ad alto rischio. L’utilizzo combinato con l’intelligenza artificiale permette significativi risparmi di costi e affrontare tempestivamente le problematiche ambientali individuate. Ciò evita la necessità di sforzi notevoli e rende le operazioni di monitoraggio molto più efficienti.

Inoltre, i droni hanno dimostrato di essere strumenti preziosi in varie applicazioni, consentendo l’accesso a zone remote, pericolose o inaccessibili, sia per scopi di monitoraggio ambientale che di analisi di situazioni di emergenza».

Quali sono i principali tipi di sensori utilizzati nei droni per il monitoraggio ambientale e quali informazioni possono fornire?
«Tra gli strumenti di osservazione più noti ci sono sicuramente gli spettrometri e le camere. In particolare, i droni consentono di ottenere un punto di vista osservativo unico, chiamato “vantage point”, che permette di osservare dettagliatamente un’area specifica dall’alto. Questo è particolarmente utile in diverse applicazioni, come la sorveglianza di abusi edilizi o lo studio delle geometrie delle aree edificate, nonché per scopi agricoli come l’analisi dei terreni coltivati.

L’immagine visuale fornita dai droni può già essere di grande aiuto, ma combinata con l’analisi spettrometrica, offre ulteriori vantaggi. Ad esempio, attraverso questa tecnica, è possibile valutare lo stato di salute delle coltivazioni. Infatti, alcune informazioni relative al benessere delle piante possono essere rilevate solo a livello spettrale e non sarebbero visibili a occhio nudo. Questo consente di adottare azioni preventive a tutela delle piantagioni, come intervenire tempestivamente su piante malate.

Inoltre, l’analisi spettrometrica permette di classificare le piante in base alla loro firma spettrale. Questo consente di identificare le diverse tipologie di piante e coltivazioni. Una possibile applicazione di questo approccio è individuare piantagioni non autorizzate, contribuendo così a garantire il rispetto delle normative.

In generale, nel campo agricolo, questa tecnologia offre indubbi vantaggi. Consente di monitorare lo stato di benessere delle coltivazioni, ottimizzando la fase del raccolto in base al soleggiamento e alla disposizione dei terreni. Grazie ai droni, è possibile osservare da vicino le diverse aree, fornendo informazioni preziose per migliorare la produzione agricola».

Come viene gestita la raccolta e l’elaborazione dei dati ambientali ottenuti dai droni? Quali sono le sfide associate a questo processo?
«È importante sottolineare che la tecnologia continua a miniaturizzarsi, aprendo nuove prospettive per molteplici applicazioni. Ad esempio, ho menzionato l’analisi dei gas e il monitiring acustico durante l’incontro “Droni al Tecnopolo” a Roma. I sistemi di microfoni direzionali consentono di studiare le sorgenti sonore, come ad esempio durante situazioni di emergenza, come il crollo di infrastrutture. Le persone in difficoltà possono essere individuate acusticamente, facilitando il coordinamento delle operazioni di soccorso.

Altro esempio è l’analisi delle radiazioni. In caso di rischio di materiale radioattivo, i droni possono avvicinarsi alle fonti radioattive e identificarle. Questi strumenti si rivelano utili per l’analisi spettrale, visiva e altre indagini diagnostiche.

Per quanto riguarda il processo di raccolta dati, il metodo dipende dall’urgenza della situazione. In scenari tattici, dove è essenziale una risposta immediata, si adotta la trasmissione immediata dei dati e l’analisi in tempo reale. Al contrario, in generale, le missioni vengono pianificate con anticipo, permettendo una raccolta dati più strutturata.

I dati raccolti vengono sottoposti a un’analisi approfondita e georeferenziati per ottenere una disposizione precisa delle informazioni. Le misurazioni vengono organizzate in modo coerente rispetto alla morfologia del territorio osservato, eliminando le correzioni dovute a fluttuazioni durante il volo del drone. Questo processo permette di ottenere un’immagine precisa e affidabile della situazione osservata».

In quali settori o applicazioni specifiche il monitoraggio ambientale tramite droni e sensoristica innovativa ha dimostrato di essere particolarmente utile ed efficace?
«Il drone può essere un prezioso supporto per le forze dell’ordine in diverse situazioni, come ad esempio nell’individuazione di fonti di inquinamento. Attraverso analisi spettrali e analisi del gas, il drone può identificare la provenienza dell’inquinamento, sfruttando la sua notevole mobilità per raggiungere punti difficilmente accessibili.

Questo strumento risulta particolarmente utile sia nella fase di ricerca, grazie alla sua natura versatile, sia una volta individuato un luogo potenzialmente pericoloso. Poiché il drone è completamente automatizzato, consente di avvicinarsi senza rischi al punto di interesse, evitando l’esposizione del personale a pericoli potenziali.

Inoltre, grazie alla capacità di affinare le ricerche, il drone può individuare elementi che sarebbero stati pericolosi per gli operatori umani. Questo permette di intervenire in modo mirato, riducendo i rischi e consentendo di eseguire eventuali operazioni di identificazione o intervento in sicurezza ed efficienza».

Quali sono le prospettive future per lo sviluppo della sensoristica innovativa per droni nel campo del monitoraggio ambientale? Ci sono nuove tecnologie promettenti in fase di sviluppo?
«Questo settore è in forte crescita, principalmente grazie all’ampliamento delle offerte e delle capacità dei droni, reso possibile dalla miniaturizzazione della tecnologia. Questi droni possono ospitare strumenti estremamente complessi, rendendoli un dispositivo di routine per diverse applicazioni, come l’analisi delle infrastrutture. Ad esempio, possiamo utilizzare i droni per valutare le condizioni delle arcate di punti autostradali, il tempo necessario per attraversare aree poco accessibili e svolgere analisi dettagliate e precise a distanza ravvicinata della struttura stessa.

Va sottolineato che le soluzioni offerte dai droni non sono in competizione con altri metodi, ma possono integrarsi perfettamente. Nel settore agricolo, per esempio, i droni possono ottimizzare l’uso delle risorse, come le risorse idriche, e fornire un’analisi dettagliata delle condizioni di umidità e della salute delle piante, andando oltre i tradizionali metodi di monitoraggio del terreno. I droni possono essere utilizzati anche in modo collaborativo all’interno di un consorzio agricolo, volando su diverse aree per eseguire diagnostiche nei momenti cruciali della produzione agricola.

Il settore può beneficiare ampiamente del monitoraggio ambientale, comprendendo la qualità dell’aria e offrendo supporto alle utility. Spesso nelle città, molte strutture sotterranee, come tubature e opere strutturali, non sono ben documentate nei capitolati a causa degli anni trascorsi e delle deviazioni dalla documentazione ufficiale. I droni con le più recenti tecnologie possono fornire diagnosi precise in queste situazioni, aiutando a individuare problemi e ottimizzare gli interventi».

Andrea Maria Di Lellis è CEO e Chief System Engineer presso S2G-Technologies e AMDL. Con vasta esperienza nel campo della ricerca spaziale, ha contribuito significativamente al lancio di oltre una dozzina di strumenti nell’ambito dell’esplorazione del sistema solare. Il suo focus lavorativo è incentrato su tematiche quali la micro-propulsione applicata ai piccoli satelliti, l’affidabilità dell’elettronica di bordo e lo sviluppo di software per l’elaborazione dati. Nel contesto della ricerca biomedica, sviluppa progetti di amplificatori di carica in grado di rilevare segnali deboli provenienti da cellule biosensoriali biologiche.

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