Ottimizzare l’uso delle risorse idriche con l’Intelligenza Artificiale
Ridurre le perdite d’acqua e ottimizzare l’uso delle risorse idriche grazie all’Intelligenza Artificiale. È questo l’obiettivo del progetto Smart Digital Water System, promosso dalla Fondazione DIG421 e in collaborazione con Tesisquare, Alpi Acque S.p.A. e il Politecnico, che ha portato all’impiego di una nuova tecnologia sviluppata dall’Ateneo e già sperimentata con successo in alcuni comuni del Piemonte. Si tratta, nello specifico, di una soluzione pensata per supportare le amministrazioni pubbliche e le imprese che fanno un uso intensivo dell’acqua, migliorando l’efficienza nella gestione delle reti idriche.
Il sistema sviluppato utilizza sensori posizionati nei punti chiave della rete di distribuzione dell’acqua, capaci di rilevare in tempo reale il flusso e la pressione dell’acqua nelle tubature. I dati raccolti vengono quindi trasmessi a una piattaforma cloud che, grazie all’utilizzo di algoritmi avanzati di intelligenza artificiale, è in grado di individuare perdite, segnalare anomalie e supportare i gestori nel prendere decisioni rapide e consapevoli. In questo modo, Smart Digital Water System consente di localizzare più velocemente le perdite, riducendo i tempi di intervento e i costi di riparazione; allo stesso tempo, permette di anticipare potenziali criticità, contribuendo alla resilienza e alla sostenibilità dell’intera infrastruttura idrica.
Lo sviluppo della tecnologia è stato condotto all’interno del gruppo interdipartimentale di ricerca EDA (Electronic Design Automation) del Politecnico, coordinato da Enrico Macii, docente presso il Dipartimento Interateneo di Scienze, Progetto e Politiche del Territorio-DIST. Il gruppo coinvolge altri ricercatori e ricercatrici del DIST e del Dipartimento di Automatica e Informatica-DAUIN. Le attività del gruppo EDA si concentrano nello specifico sulla progettazione e lo sviluppo di tecniche automatizzate per sistemi complessi, con applicazioni che spaziano dalle smart cities all’industria 4.0, dalla manifattura additiva alle tecnologie digitali avanzate, fino ai sistemi di calcolo ispirati al cervello umano (neuromorphic computing).
In particolare, il coordinamento dello sviluppo di Smart Digital Water System è stato affidato a Gianvito Urgese, docente presso il DIST, che sottolinea: “L’obiettivo era sviluppare un sistema automatizzato completo, in grado di segnalare tempestivamente al gestore le anomalie rilevate in un distretto idrico, facilitando così l’identificazione delle perdite all’interno della rete”.
L’uso della tecnologia è reso semplice e accessibile grazie a una dashboard dedicata, che consente ai gestori di visualizzare in tempo reale i dati rilevati dalla rete. Al momento, il sistema ha raggiunto un’accuratezza compresa tra l’80% e l’85%: tutte le perdite reali vengono correttamente individuate, mentre in alcuni casi si registrano falsi positivi, cioè segnalazioni di perdite non confermate dal gestore. Su questo fronte, il team è già al lavoro per raffinare ulteriormente gli algoritmi e migliorare le prestazioni complessive.
La sperimentazione di Smart Digital Water System è stata condotta nei comuni di Marene e Cavallermaggiore, in Piemonte. Il progetto è stato promosso dalla Fondazione DIG421, in collaborazione con Tesisquare e Alpi Acque S.p.A.
A Cavallermaggiore, in particolare, il Politecnico ha realizzato un gemello digitale della rete idrica comunale: un modello idraulico in grado di simulare online il comportamento dell’infrastruttura. Questo ha permesso di verificare preventivamente gli effetti di eventuali modifiche operative, come l’apertura o la chiusura di valvole, prima di applicarle sulla rete reale. Il gemello digitale ha inoltre facilitato la progettazione della distrettualizzazione dell’acquedotto da parte di Alpi Acque S.p.A. e la successiva esecuzione degli interventi tecnici.
Il progetto rappresenta un passo concreto verso una gestione dell’acqua più efficiente e sostenibile, e conferma l’importanza della collaborazione tra attori diversi – università, imprese, amministrazioni comunali e realtà territoriali – nel raggiungimento di obiettivi comuni. Tesisquare ha sostenuto economicamente la sperimentazione e fornito risorse per gli aspetti tecnologici e progettuali, Alpi Acque S.p.A. ha messo a disposizione l’infrastruttura su cui testare il sistema, mentre la Fondazione DIG421 ha svolto il ruolo di coordinamento tra tutti i soggetti coinvolti. Le amministrazioni comunali, infine, hanno potuto beneficiare fin da subito dei risultati ottenuti dalla ricerca.
L’attività del gruppo EDA non si ferma qui. Sono infatti in corso ulteriori sviluppi del prototipo, con l’obiettivo di perfezionare l’analisi storica delle perdite, migliorare l’elaborazione dei dati provenienti dai sensori di pressione e aumentare la precisione nell’individuazione del punto esatto in cui si verifica una perdita. È inoltre prevista l’integrazione di un chatbot che consentirà ai gestori di interagire con il sistema in modo semplice e diretto, richiedendo analisi e dati specifici tramite linguaggio naturale, senza necessità di intervento tecnico. La piattaforma realizzata ha già prodotto risultati operativi significativi per i gestori delle reti idriche, contribuendo a migliorare la qualità e la sostenibilità del servizio offerto alla cittadinanza e al territorio.