La manutenzione delle infrastrutture stradali e la sicurezza dei loro utenti e operatori hanno sempre avuto una forte dipendenza dalle condizioni ambientali. Questa dipendenza sta diventando ancora più evidente alla luce dei cambiamenti climatici in atto, che favoriscono un aumento dei rischi correlati a rapide variazioni delle condizioni meteorologiche o a un aumento della frequenza con cui si registrano eventi di intensità estrema.
Una delle attività fondamentali per la riduzione del rischio è il monitoraggio attivo dei fenomeni meteorologici e degli effetti che questi possono avere sulle reti stradali e autostradali.
Considerando l’ampia estensione geografica di questo tipo di infrastrutture, che le rende naturalmente esposte a condizioni meteo anche molto diverse da punto a punto, è facile comprendere come per i Gestori e le Autorità competenti sia tutt’altro che banale avere un quadro completo di ciò che sta accadendo sull’intera rete, o anche solo nei suoi punti maggiormente esposti ai fenomeni più rischiosi.
Le telecamere, siano esse installate in punti fissi per la sorveglianza delle strade o montate su veicoli che le percorrano periodicamente, sono tra i sensori più economici e versatili per l’ispezione delle infrastrutture viarie. Abbinate all’adozione di software basati su tecniche di visione artificiale che possano analizzare automaticamente le grandi quantità di immagini da esse raccolte, e che siano in grado di estrarre informazioni puntuali e tempestive su molteplici categorie di eventi, le telecamere definiscono quindi un nuovo paradigma per il monitoraggio meteorologico e ambientale orientato alla sicurezza delle infrastrutture stradali.
I prodotti di video analisi di WaterView
WaterView, software house torinese specializzata nello sviluppo di prodotti per la visione artificiale, offre una gamma di soluzioni che abilitano la raccolta di dati e di allerta sui fenomeni meteo in corso e sui loro effetti attraverso l’uso di telecamere.
I prodotti di WaterView, basati sull’implementazione di tecniche proprietarie di computer vision e di algoritmi di machine learning, analizzano le immagini fornite dalle telecamere per:
- individuare zone allagate sul terreno;
- identificare la presenza di depositi di neve sul manto stradale;
- localizzare la presenza di pennacchi di fumo o fiamme;
- stimare la distanza di visibilità in presenza di nebbia o forti precipitazioni;
- riconoscere la presenza di precipitazioni piovose o nevose in corso.
Una soluzione versatile
Gli algoritmi di video analisi di WaterView sono sviluppati con un’architettura docker-based che ne consente l’adozione in un’ampia gamma di situazioni, dall’edge puro in cui il software è eseguito direttamente a bordo di una telecamera, al deploy in cloud, passando per l’installazione su server fisici o macchine virtuali.
I software di analisi sono corredati da moduli che ne abilitano la messa in esercizio e l’interfacciamento con i sistemi IT del cliente, e che comprendono un image grabber per l’utilizzo di qualunque sorgente di immagini o video, sistemi di diagnostica delle analitiche installate, tools per l’aggiornamento e la manutenzione remota, interfacce utente per la configurazione.
È inoltre garantita l’anonimizzazione all’origine di volti e targhe eventualmente presenti nelle immagini processate, a garanzia della privacy di utenti e operatori della rete stradale, soprattutto quando le immagini vengono trasmesse agli operatori di sala controllo per la verifica dei dati trasmessi dai software di analisi video.
I prodotti WaterView possono essere utilizzati sia con telecamere digitali esistenti sia con sistemi di nuova installazione, purché siano in grado di fornire immagini alla risoluzione minima di 1.080 p e di interfacciarsi attraverso il protocollo RTSP. I dati estratti dalle differenti applicazioni sono pubblicati su code di messaggi gestite tramite MQTT (il protocollo standard per l’Internet of Things) in forma di pacchetti testuali in formato JSON o XML, contenenti informazioni come le coordinate della telecamera, la data e l’ora del rilevamento, il tipo di fenomeno osservato e una sua variabile descrittiva, quali ad esempio la severità di una pioggia o la distanza di visibilità.
Un Road Weather Information System basato sul video
L’applicazione dei software di visione artificiale di WaterView alle telecamere di sorveglianza distribuite lungo una rete stradale abilita una raccolta di informazioni sugli eventi meteo che interessano l’infrastruttura che può essere utilizzata su più livelli.
Impostando soglie di allerta sui fenomeni maggiormente rischiosi, quali una ridotta visibilità o la presenza di depositi di neve sul manto stradale, il sistema può innanzitutto aggiornare automaticamente quanto mostrato dai pannelli a messaggio variabile o dalla segnaletica adattiva più prossima al fenomeno rilevato, avvisando gli automobilisti sulle condizioni che potranno incontrare sul loro cammino.
Le serie di dati provenienti dai dispositivi in campo, che sono aggiornate ogni minuto e che possono integrarsi facilmente con i dati provenienti da stazioni di monitoraggio meteorologico tradizionale, permettono inoltre al Gestore di seguire i fenomeni in corso, sia sotto il profilo della loro evoluzione temporale sia per quanto riguarda il loro movimento sul territorio. È ad esempio possibile monitorare lo spostamento di un fronte temporalesco, o tenere sotto controllo la quota alla quale una precipitazione piovosa si trasforma in neve lungo una strada di montagna.
La raccolta sul lungo periodo di serie storiche sugli eventi che hanno interessato la rete stradale, infine, permette di avere un quadro più preciso su come la stessa reagisca nel tempo alle differenti condizioni meteorologiche, supportando i gestori nella programmazione degli interventi di manutenzione periodica.
Un caso d’uso: gli allagamenti stradali
Alcune delle soluzioni di videoanalisi di WaterView risultano particolarmente utili per il monitoraggio di eventi localizzati, quali gli allagamenti stradali che possono verificarsi in seguito a precipitazioni molto intense in corrispondenza di sottopassi stradali, svincoli autostradali o tratti della rete viaria che attraversino zone depresse del territorio.
All’interno della vista di una telecamera che inquadra il punto che può essere interessato da un allagamento, il software per il monitoraggio di questo genere di fenomeni consente di delimitare una o più aree di controllo, corrispondenti ad esempio alle differenti corsie o carreggiate, cui associare soglie di allerta relative all’estensione dell’allagamento individuato.
Definendo opportunamente la dimensione delle zone di controllo e le soglie di allerta associate, è possibile ricevere automaticamente segnalazioni tempestive su un allagamento in atto, e collegando l’output del sistema di monitoraggio a barriere mobili o a dispositivi di segnalazione quali semafori o altoparlanti, questi ultimi possono essere attivati automaticamente per regolare o interrompere il traffico in ingresso verso la zona allagata, contribuendo a regolare con maggior efficacia il traffico locale o impedendo ad automobilisti ignari di esporsi a situazioni che potrebbero mettere a rischio la loro stessa vita.