Nonostante gli enormi quantitativi di acqua sul nostro pianeta lamentiamo la sua scarsità come un problema crescente. I cambiamenti climatici sono spesso considerati la causa principale di tale scarsità ma, ad essi, è necessario affiancare i comportamenti umani poco attenti all’uso di questa risorsa. Le attuali politiche degli enti di governo evidenziano la necessità di gestione sostenibile andando nella direzione di razionalizzarne il consumo, evitando gli sprechi e incentivando il riuso. Il comportamento degli individui è pertanto fondamentale nel rendere efficaci queste politiche. Il supporto delle tecnologie IoT può fortemente contribuire a monitorare e consentire di agire rapidamente per migliorare la gestione della risorsa idrica.

I rapporti internazionali sullo stress idrico mostrano un quadro poco rassicurante a fronte di cambiamenti climatici estremi e crescita della popolazione mondiale. A questo aggiungiamo che vi è, al pari, un problema di infrastrutture e sistemi di distribuzione vetusti, falde inquinate, conflitti in diverse aree del mondo, sistemi idrici sovraccarichi e cattiva gestione delle risorse idriche come conseguenza di alcuni comportamenti umani che stanno sempre più negando alle persone il loro diritto all’acqua sicura e ai servizi igienico-sanitari.

La combinazione di alcuni di questi fattori, almeno nel nostro contesto nazionale, porta a mettere sotto stress gli ecosistemi con conseguenze negative per i consumatori finali, oltre alla scarsità, anche in termini di aumento dei costi al consumo (al netto dei recenti incrementi incontrollati dei prezzi energetici).

In questo contesto scoraggiante (un altro!) lo sviluppo di soluzioni IoT sono in grado di ridimensionare questo quadro preoccupante. Vediamo in che modo.

I sistemi intelligenti di monitoraggio e gestione dell’acqua, basati sulla combinazione di sensori, big data e tecnologie AI, possono fornire agli operatori delle utility idriche, agli agricoltori e alle aziende la possibilità di misurare, monitorare e controllare le loro reti di distribuzione dell’acqua e la qualità dell’acqua distribuita. Meno sprechi, meno consumi e una migliore gestione della qualità dell’acqua possono migliorare notevolmente la conservazione delle risorse sui nostri territori.

A questo proposito vediamo cosa s’intende per sistemi di smart water management e in che modo funzionano.

Innanzitutto, Smart Water Management è l’attività volta alla pianificazione, sviluppo, distribuzione e gestione dell’uso delle risorse idriche utilizzando una serie di tecnologie IoT progettate per aumentare le informazioni nelle fasi della gestione, rendendo più razionale e sostenibile l’uso di queste risorse nei diversi settori che riguardano le città, territori, industria e agricoltura. Monitorare il consumo di acqua nelle case, controllare i livelli dei corsi idrici e delle falde, controllare la qualità dell’acqua potabile, rilevare perdite chimiche nei corsi d’acqua, tracciare le variazioni di pressione lungo i tubi sono alcuni esempi delle molte applicazioni utili.  Microcontrollori e sensori, come sensori a ultrasuoni, sensori di flusso, temperatura, salinità, conducibilità, umidità, pressione o sensori di luminosità, posizionati su tubi o pompe misurano i livelli dell’acqua, il flusso, la temperatura e la qualità dell’acqua in tempo reale. Gli avvisi dei messaggi e i dati generati dai sensori vengono trasmessi su Internet a un server cloud, dove vengono elaborati, analizzati, a volte con l’aiuto dell’intelligenza artificiale, e inviati a un terminale per la consultazione dell’utente. Il sistema può quindi controllare e regolare l’utilizzo e la qualità delle risorse idriche, nonché facilitare la manutenzione delle apparecchiature predefinite.

Nello specifico le applicazioni Smart possono contribuire a migliorare il consumo della risorsa idrica ed aiutare ad affrontare i crescenti problemi di scarsità.

1. Gestione efficace e riduzione degli sprechi nelle industrie ad alta intensità idrica

I settori ad alta intensità idrica che utilizzano volumi molto elevati di acqua comprendono l’agricoltura, la produzione manifatturiera e la produzione di energia. Solo l’agricoltura rappresenta il principale settore di tutto il consumo di acqua, in quanto i produttori devono fronteggiare modelli meteorologici sempre più irregolari che si traducono in stagioni di crescita più calde e secche e quindi consumi maggiori di acqua.

L’utilizzo di sistemi di misurazione dell’acqua in tempo reale e altre applicazioni riguardanti i sistemi di irrigazione intelligenti o sistemi di gestione delle acque, possono aiutare gli agricoltori a ridurre gli sprechi mantenendo la salute del suolo, migliorando la conservazione dell’acqua e aumentando la resa delle colture. In particolare, il monitoraggio dei flussi d’acqua, umidità e dati di temperatura raccolti dai dispositivi IoT, possono essere utilizzati per “addestrare” le macchine a tracciare i processi di trattamento. I dati raccolti utilizzando sensori del suolo e della luce possono consentire di quantificare la quantità di acqua e fertilizzanti richiesti, ad esempio, in una coltura.

2. Monitoraggio della qualità dell’acqua per combattere l’inquinamento e la diffusione di malattie

Le attività produttive così come i consumi per usi civili determinano pressioni sull’uso delle risorse ed essere responsabili dell’inquinamento dei fiumi e delle falde acquifere. La sensoristica e la tecnologia IoT per il monitoraggio e il controllo in tempo reale sono applicazioni che possono sostenere efficacemente il monitoraggio e la prevenzione dell’inquinamento con un contributo per il miglioramento della qualità dell’acqua.

Per fare ciò, i sistemi IoT collegati a software basati sull’intelligenza artificiale vengono implementati per acquisire parametri standard per il monitoraggio della qualità dell’acqua: pH, solidi totali disciolti (TDS) tra cui l’ossigeno, il potenziale di riduzione dell’ossidazione (ORP) o la temperatura di diversi tipi di acqua. Utilizzando algoritmi di apprendimento automatico, i dispositivi possono essere addestrati per prevedere la qualità dell’acqua, monitorare l’efficacia di un agente igienizzante o regolare, di conseguenza, il piano di trattamento dell’acqua.

3. Migliorare l’efficienza dei sistemi idrici

I sistemi di smart water devono essere applicati a tutti gli ambiti del servizio idrico che riguardano la raccolta, il trattamento, la distribuzione e il riciclaggio dell’acqua. Le infrastrutture per gestire l’acqua sono spesso distribuite sottoterra, possono avere delle perdite, essere soggette a congelamento o rompersi. Monitorando la pressione, il flusso, l’umidità, la temperatura e altri parametri direttamente all’interno di questi sistemi, l’IoT può facilitare la previsione di manutenzione, evitare rotture, perdite e tempi di inattività delle apparecchiature.  

4. Creare consapevolezza dell’uso domestico dell’acqua grazie ai contatori intelligenti

In ambito civile sappiamo come molte famiglie sprecano acqua, e senza avere consapevolezza a proposito di come comportamenti più virtuosi possono davvero fare la differenza. La diffusione di apparecchiature intelligenti da parte delle utilities di settore, quali i sistemi di smart metering, potrebbero consentire di monitorare e fatturare in modo semplice e da remoto il consumo. Questi sistemi consentirebbero di avere informazioni in tempo reale e su base giornaliera dei consumi, rappresentando un incentivo a pratiche di consumo più efficienti. Le informazioni se prontamente disponibili per gli utenti finali, rappresenterebbero un vero incentivo.