Infrastructure Security and Reliability

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La motivazione della proposta prende spunto dalla recentissima tragedia di Genova, ultima di una serie di eventi drammatici relativi allo stato delle infrastrutture del nostro Paese.

Il problema è quello di monitorare e fornire supporto alle Amministrazioni Centrali dello Stato per la messa in sicurezza delle infrastrutture critiche nazionali, quali ad esempio: (i) gli oltre 40.000 edifici scolastici, (ii) gli oltre 50.000 ponti stradali, autostradali, ferroviari, viadotti, gallerie e dighe; (iii) i grandi ospedali; (iv) il patrimonio monumentale e archeologico; (v) le infrastrutture critiche e sensibili per la difesa nazionale; (vi) le principali centrali elettriche nazionali.

Il CNR propone di mettere a sistema le competenze e le tecnologie delle proprie strutture operanti nei settori dell’Ingegneria civile, dell’Osservazione della Terra e dell’Informatica e di tutte le unità che possano conferire apporti utili per fornire supporto tecnico e scientifico alle Amministrazioni Centrali dello Stato per una più efficace mappatura e gestione delle reti di infrastrutture nazionali, anche attraverso l’applicazione di tecnologie d’avanguardia per l’Osservazione della Terra e per il monitoraggio di fenomeni fisici e l’implementazione di una piattaforma per la gestione informatizzata e geo‐oriented dei dati e delle informazioni relative alle infrastrutture e al monitoraggio stesso. In particolare si intende determinare un approccio flessibile che possa essere adeguato alle diverse categorie di infrastruttura, che per loro natura includono opere, tecnologie, gestione e tecniche di monitoraggio profondamente differenti.

La presente proposta si compone di due attività principali articolate in più fasi. Il CNR affronta il problema utilizzando le competenze sviluppate negli anni da circa 400 ricercatori, operanti principalmente nei laboratori nel Dipartimento di Ingegneria.

A. Analisi dei territori mediante dati satellitari e incrocio con dati edilizi

  • Fase 1 – Analisi a bassa risoluzione delle deformazioni superficiali di tutto il territorio nazionale, analizzando i territori circostanti le infrastrutture, mediante tecniche di interferometria differenziale SAR (dati COPERNICUS);
  • Fase 2 – Identificazione delle zone a maggiore spostamento superficiale ed incrocio con i dati di geo‐referenziazione delle infrastrutture, con i dati di vetustà degli edifici e con quelli di carico delle strutture;
  • Fase 3 – Analisi ad alta risoluzione (3 m) delle deformazioni superficiali di tutto il territorio nazionale, analizzando i territori circostanti le infrastrutture, mediante tecniche di interferometria differenziale SAR (dati COSMOSkyMed);
  • Fase 4 – Analoga alla fase 2 ma, sulla mappatura ad alta risoluzione.

B. Costruzione di una procedura nazionale di monitoraggio permanente

Per avviare immediatamente la verifica “in situ” delle infrastrutture, e parallelamente procedere alla costruzione graduale di una struttura di monitoraggio permanente, date infine le rilevantissime dimensioni del problema, predisporre, sotto una regia centralizzata dei Ministeri competenti sulla gestione delle infrastrutture;

  1. la costruzione di un “registro delle infrastrutture nazionali”, che contenga il maggior numero di informazioni essenziali sulle strutture, sul loro uso e stato di conservazione, ecc., in modo da uniformare i dati da raccogliere ed inserire da parte delle autorità di gestione;
  2. L’approntamento di una piattaforma informatica per la effettiva realizzazione del Registro e la sua “popolazione”, mediante apposite interfacce da rilasciare agli enti gestori, che consenta lo scambio immediato di informazioni tra centro e periferia, nonché la segnalazione automatica di elementi di pericolo;
  3. la definizione di un insieme di regole e procedure chiare per il monitoraggio strutturale in situ, verificate e certe, che tutti gli enti gestori (comuni, province, regioni, ministeri, ecc.) devono rispettare;
  4. l’avvio, a partire dalla lista di infrastrutture ad alta priorità di verifica strutturale, ottenuta nelle Fase 2 (a bassa risoluzione) di un primo processo “rapido” di verifica in situ delle strutture, procedendo all’analisi quantitativa degli elementi strutturali e alla valutazione del grado di sicurezza residuo, nonché alla installazione di sensori (ad es. accelerometri) utili per il monitoraggio costante; questa attività andrà poi verificata alla luce dei risultati della Fase 4 (ad alta risoluzione);
  5. il supporto scientifico alla progettazione degli interventi di rinforzo e/o sostituzione delle opere caratterizzate da un grado di sicurezza ritenuto insufficiente;
  6. la realizzazione di procedure informatiche basate su tecniche di Intelligenza Artificiale per estrarre, dai dati raccolti tramite il monitoraggio delle strutture – con tecnologie Wireless Sensor Network o tramite sensoristica cablata ‐ segnali preventivi dell’insorgere di situazioni di pericolo, dovuti a risposte strutturali misurate dai sensori installati.