Sistema di monitoraggio dinamico integrato della qualità ambientale urbana

Transcript

1 ECO-EXPLORER brevetto n. ve 2002a0017 Environmental Control Observatory EXploration of Pollution Levels On the Road for Ecological Real time survey Sistema di monitoraggio dinamico integrato della qualità ambientale urbana MANUALE OPERATIVO Commissione delle Comunità europee Venezia Servizi Territoriali Ambientali Comune di Venezia

2 Eco-Explorer in Cina Sei unità mobili ECO-EXPLORER, collocate su biciclette e ciclomotori, gireranno per Suzhou ( Città gemellata con Venezia e denominata da Marco Polo la Venezia d Oriente ) con il compito di rilevare la qualità dell aria della città cinese che sorge vicino a Shangai. I dati verranno trasmessi in tempo reale a una centrale operativa simile a quella di Ecotema, attiva a Venezia. Tutto questo grazie al progetto pilota AQMS Air Qualità Management System guidato dall Istituto sull Inquinamento Atmosferico del Consiglio Nazionale delle Ricerche e promosso dal Ministero dell Ambiente. Progetto per l applicazione di ECO-EXPLORER a Suzhou.

3 principali eventi di comunicazione Le attività di divulgazione e diffusione del progetto ECO-EXPLORER sono state promosse attraverso organi di stampa locali e nazionali, riviste di divulgazione scientifica ed ambientale, agenzie di informazione, conferenze, fiere ed eventi del settore aprile 2001 Bruxelles Green Week Congresso organizzato dalla Commissione Europea, in sede al quale è stato presentato il progetto Eco Explorer luglio 2001 Pechino, Cina International Conference for the Development of Energy Efficiency sulla protezione ambientale delle città dall inquinamento marzo 2002 Padova SEP Pollution Salone biennale internazionale delle eco tecnologie e dell energia nel mercato libero: presentazione del Progetto Eco Explorer maggio 2002 Roma IV Conferenza Mondo GIS Convegno sull evoluzione della tecnologia e le potenzialità delle nuove applicazioni dei sistemi informativi geografici. 7 9 novembre 2001 Venezia Il telecontrollo di reti di pubblica utilità Convegno internazionale e mostra di strumenti e tecnologie dedicati al telecontrollo e ai monitoraggi ambientali per il miglioramento della qualità della vita. 6-9 novembre 2002 Rimini Ricicla Fiera internazionale del recupero di materia ed energia e delle sostenibilità ambientali. Environmental Control Observatory EXploration of Pollution Levels On the Road for Ecological Real time survey Sistema di monitoraggio dinamico integrato della qualità ambientale urbana MANUALE OPERATIVO 12 ottobre 2001 Venezia XXII Conferenza AISRe Strategie per la città e il territorio Conferenza riguardante il monitoraggio dinamico gisoriented per la tutela dell ecosistema di Venezia. Commissione delle Comunità Europee 12

4 il team proponente e beneficiario del co-finanziamento europeo Ecotema (Ecologia Terra Mare srl), situata nel centro storico della città di Venezia, è una società costituita da un insieme di aziende pubbliche e private. L obiettivo della società è lo sviluppo e la messa a punto di nuove tecnologie per il monitoraggio, l analisi e la salvaguardia ambientale; la società cura inoltre l innovazione e l introduzione di nuove tecnologie, inclusi i sistemi informativi geografici (GIS), per dare una risposta alle più importanti sfide del nuovo millennio. Tra i molti progetti innovativi della società, Ecotema ha sviluppato il progetto Eco Explorer, in stretta collaborazione con un team di soggetti pubblici e privati. partner istituzionali ARPAV Agenzia Regionale per la Prevenzione e la Protezione Ambientale del Veneto Comune di Venezia Autorità territoriale competente partner industriali Archimedes Logica srl, Roma Sviluppo e integrazione dei sistemi UniTec srl Creazione e sviluppo della sensoristica info la campagna sperimentale di mestre - venezia Il sistema ECO-EXPLORER è stato sperimentato a Venezia-Mestre in collaborazione con il Comune di Venezia e i Consigli di Quartiere della città. Con lo scopo di acquisire dei dati ambientali di interesse per l intera comunità, sono state prese in esame aree che comprendono non solo le principali arterie nelle quali si concentra il traffico cittadino, ma anche zone residenziali ed aree limitrofe a scuole, parchi pubblici e centri commerciali. La campagna è stata condotta con un mezzo mobile sul quale è stato alloggiato il package ECO-EXPLORER. I dati della campagna sono: 5 percorsi per complessivi 107 km area monitorata: 40 kmq circa parametri misurati: CO, O3, NOx, T, db, umidità relativa dati raccolti: 900 valori all ora circa per ciascun parametro. Grazie ad ECO-EXPLORER è stato possibile individuare numerosi punti critici all interno della rete viaria, che altrimenti non si sarebbero potuti rilevare. In fase operativa inoltre, il sistema ha dimostrato la sua piena funzionalità ed economia di esercizio. I percorsi nell area di Mestre Zona 1 - Marghera e Catene Zona 2 - Mestre e San Giuliano Zona 3 - Carpenedo Zona 4 - Favaro e Campalto Zona 5 - Zelarino, Chirignago e Gazzera partner operativo VESTA spa Venezia Servizi Territoriali Ambientali Il progetto è stato co-finanziato dalla Commissione Europea nell ambito del programma di finanziamento Life 99 Decisione: C (1999)/1800/final105 del 28/07/99 ECO-EXPLORER brevetto n. ve 2002a ECO-EXPLORER - sede operativa Cannaregio 996 I Venezia tel info@ecoexplorer.it Ecotema - sede legale Ecologia Terra Mare srl San Marco 4571/C I Venezia info@ecotema.it ECO-EXPLORER installato sul mezzo utilizzato L elaborazione dei dati 11

5 la sperimentazione sommario le prime sperimentazioni Allo scopo di verificare la funzionalità e le prestazioni del sistema ECO-EXPLORER sono state pianificate delle campagne sperimentali nelle città di Venezia-Mestre, Gorizia, Brescia e Ferrara, utilizzando diversi mezzi di trasporto. 4 Il monitoraggio fino ad oggi 5 Che cos è ECO-EXPLORER Gorizia Febbraio ECO-EXPLORER è stato installato su un autobus della società AMG/APT di Gorizia. I dati, acquisiti ogni 8 secondi, sono correlati ai percorsi seguiti dall autobus. Con la sperimentazione è stato realizzato un monitoraggio con copertura quotidiana continua e sistematica dell'intero territorio in esame. Brescia Maggio In collaborazione con l Unità Operativa Aria dell ARPA della Lombardia, il package ECO-EXPLORER è stato montato a bordo dell autovettura elettrica Spinotta con lo scopo di monitorare le principali direttrici del traffico extraurbano. Grazie alla sperimentazione sono state elaborate delle mappe tematiche che illustrano l evoluzione della qualità dell aria in funzione dei flussi veicolari durante l arco della giornata. misurare l inquinamento urbano e dimostrare la funzionalità del sistema. Venezia - Mestre Novembre-Dicembre In occasione delle Domeniche ecologiche svoltesi a Venezia-Mestre EXPLORER è stato montato su una normale bicicletta; si è potuta così verificare l efficacia del provvedimento di limitazione del traffico, individuando un itinerario stradale lungo il centro di Mestre passante per i punti nevralgici della città. Venezia - Mestre Ottobre Novembre La tangenziale Ogni giorno transitano sulla tangenziale di Venezia- Mestre circa veicoli; 6 Come funziona Il sistema di rilevamento Il sistema di localizzazione La trasmissione dei dati Il software applicativo 10 La sperimentazione Le prime sperimentazioni La campagna sperimentale di Venezia - Mestre 12 Principali eventi di comunicazione Uno spoiler a forma di tartaruga, montato sul tetto dell autobus, consente il prelievo dell aria senza le turbolenze dovute al moto. Ferrara Settembre 2002 In occasione della Settimana Europea della Mobilità Sostenibile, le vie centrali di Ferrara sono state percorse con un auto e una bicicletta dotate del package ECO-EXPLORER, allo scopo di di questi circa il 30% è costituito da automezzi pesanti. Percorrendo più volte la tangenziale con il sistema ECO-EXPLORER è stato possibile valutare l impatto prodotto da un così intenso traffico veicolare ed individuare i punti più critici. In particolare si è potuto dimostrare come la lentezza del flusso veicolare e gli stop and go rappresentino le fonti principali della produzione e concentrazione degli inquinanti atmosferici; quando il traffico è scorrevole invece, l inquinamento si riduce sensibilmente. 10

6 il monitoraggio fino ad oggi software applicativo I dati ambientali, acquisiti da ECO-EXPLORER durante il monitoraggio, sono associati alla cartografia della zona interessata ed elaborati in mappe tematiche grazie al software dedicato. Una mappa tematica consente la visualizzazione cromatica delle esatte posizioni e concentrazioni degli inquinanti sulla planimetria interessata. Le più comuni stazioni di monitoraggio attualmente in uso sono costituite da attrezzature costose ed ingombranti poste all interno di centraline fisse. Esse non consentono di percepire e descrivere le fonti di inquinamento, ma effettuano il controllo dell aria solo nel piccolo intorno dei punti dove sono ubicate. Concentrazione CO (monossido di carbonio) (mg/m 3 ) Concentrazione O 3 (ozono) (µg/m 3 ) Le reali sorgenti dell inquinamento atmosferico sono diversamente localizzate ed in particolare possono essere costituite da: zone industriali pericolose zone residenziali ad alta densità abitativa traffico intenso strade ad elevata percorrenza. Le centraline fisse sono collocate in base a: disponibilità di spazio e ingombro fisico accessibilità per manutenzione disponibilità di alimentazione elettrica ed altri servizi compatibilità architettonica impatto ambientale. Inoltre, le centraline fisse hanno i seguenti limiti: non sono in grado di fornire una descrizione delle sorgenti, ma ne rilevano solo gli effetti a distanza necessitano di manutenzione costante e onerosa non sono attrezzate per monitorare il rumore nè per rilevare la presenza di campi elettromagnetici. sono prive di strumenti integrati per la mappatura del territorio non sono dotate di attrezzature integrate per monitorare gli effetti simultanei di fonti eterogenee di inquinamento. Distribuzione della concentrazione degli inquinanti Il software è una soluzione GIS (Geographic Information System) di interpretazione ed analisi dei dati, basata su una tecnologia ad alta interoperabilità che consente l integrazione di due importanti classi di dati: 1. Descrizione dello scenario fisico, comprensivo della cartografia di base (CTRN, ortofoto digitali), carte di uso del suolo, dati descrittivi fisici ed economici delle attività industriali ed altre sorgenti inquinanti censite, grafo stradale ecc.; 2. Descrizione della situazione ambientale sotto osservazione e rappresentazione di tutti i dati rilevati da Eco-Explorer. In formato grafico: Profili spazio-temporali delle distribuzioni delle concentrazioni dei singoli inquinanti e di loro combinazioni, secondo medie settimanali, mensili, stagionali, annuali. In formato cartografico: Mappe del territorio con individuazione delle zone di superamento (o a rischio di superamento) dei livelli di attenzione e di allarme; Cartografia delle estensioni delle aree inquinate in funzione della popolazione interessata. 4 9

7 La centrale di controllo La Centrale di Controllo è il luogo fisico dove arrivano i dati del rilevamento e dove avviene la loro elaborazione per conoscere lo stato di salute dell ambiente urbano monitorato. La Centrale di Controllo comprende hardware, software di base (sistemi operativi, motore della base dati, motore GIS,ecc.) e il software applicativo specialistico sviluppato appositamente per il funzionamento della rete mobile di ECO-EXPLORER (traiettografia, gestione dei percorsi stradali, analisi spaziale e temporale, rappresentazione cartografica ecc.). che cos è Eco-Explorer ECO-EXPLORER è un sistema di monitoraggio dinamico e diretto in grado di misurare l inquinamento atmosferico e acustico, e i campi elettromagnetici. Il rilevamento avviene durante il movimento di un qualunque mezzo mobile già adibito a servizio pubblico (tram, autobus, veicoli per l igiene urbana, veicoli della Polizia Comunale, ecc.) mediante strumentazione compatta facilmente installabile a bordo. I DATI, GEOREFERENZIATI E ACQUISITI IN TEMPO REALE, SONO INTEGRABILI CON QUELLI RILEVATI DAI SISTEMI DI MONITORAGGIO TRADIZIONALI NORMALMENTE PRESENTI NELLE GRANDI CITTÀ La Centrale di Controllo prevede le seguenti unità: Gis Work Station Explorer Monitoring Station DataBase Server Network Server Network Server (un server di gestione della rete); Explorer Monitoring Station (stazione che permette la visualizzazione della traiettoria di Eco-Explorer in tempo reale); Data Base Server (stazione che permette l organizzazione e l archiviazione di tutti i dati raccolti); GIS Work Station (stazione specializzata per l elaborazione di mappe tematiche su tecnologia dedicata). La Centrale di Controllo può essere configurata per servire uno o più distretti territoriali, e quindi una o più flotte veicolari attrezzate con unità mobili ECO-EXPLORER. Sintesi del processo 1 Rilevamento in moto degli inquinanti con mezzi diversi 2 Trasmissione ed elaborazione dati in tempo reale 3 Eventuale definizione del livello di allarme 4 Decisioni sull intervento 5 Intervento 6 Verifica sull efficacia dell intervento 7 Trasmissione dei dati di verifica in tempo reale 8 Conferma finale Eco Explorer crea un osservatorio sistematico e permanente della qualità dell aria che offre la possibilità di concentrare l insieme delle conoscenze necessarie per organizzare gli interventi di risanamento, di recupero e di riequilibrio, e, nello stesso tempo, un banco di prova dei risultati ottenuti. Vantaggi del monitoraggio dinamico monitoraggio tradizionale stazioni fisse solo per inquinamento atmosferico in tempo differito punti fissi complesso e costoso sistema Eco Explorer centraline mobili per inquinamento atmosferico, acustico e misura di campi elettromagnetici in tempo reale qualsiasi punto della rete stradale agile ed economico 8 5

8 come funziona oltre al sistema di rilevamento ambientale, nel bauletto è alloggiato il computer di bordo dove sono integrati: Il sistema di rilevamento ECO-EXPLORER è alloggiato all interno di un bauletto tipo porta oggetti per motocicletta (46 litri, 32x55x40 cm); dimensioni così ridotte sono possibili grazie alla creazione di un sistema per la misura dell inquinamento ambientale, compatto ed integrato, che comprende: - 4 sensori per rilevare la presenza di: monossido di carbonio, ossidi di azoto, ozono e benzene - un fonometro per la misura del rumore - un sensore per la misura di campi elettromagnetici. Il sistema è flessibile e consente di integrare in qualsiasi momento ulteriori sensori per la misura di altri inquinanti. I SENSORI I sensori utilizzati si basano sulla tecnica di misura definita a film spesso, sviluppata in collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell Università di Ferrara. Ogni sensore ha forma cilindrica (1 cm di diametro per 2 cm di altezza) ed è il risultato di un processo di preparazione di un film sensibile (strato sottile depositato sulla superficie del sensore) a base di ossidi semiconduttori. Il fenomeno che sta alla base del suo funzionamento è l adsorbimento sulla superficie del sensore di ioni ossigeno che reagiscono con i gas inquinanti presenti in atmosfera. L informazione di tipo chimico viene poi tradotta in una variazione di conducibilità elettrica del materiale, dalla quale si deduce la concentrazione dell inquinante. IL FONOMETRO Il sistema di misura del rumore è costituito da un fonometro di classe 1 che misura l intensità del rumore in db (decibel), nell intorno del punto di rilevamento. Il fonometro è uno strumento costituito da microfono, preamplificatore, filtri, amplificatore, retificatore RMS, compressore logaritmico e indicatore digitale ( o analogico). I SENSORI DI CAMPO ELETTROMAGNETICO L unita ECOEXPLORER e equipaggiata con due sensori per la misura dei campi elettromagnetici: un sensore in banda ELF (Extremely Low Frequency), che rileva l induzione magnetica o il campo elettrico generati da elettrodotti, cabine di trasformazione, impianti elettrici ed ogni sistema che distribuisca energia elettrica. un sensore in banda RF (Radio Frequency) in grado di rilevare il campo elettromagnetico generato da trasmettitori radio ed irradiato da singole antenne o da sistemi di antenne. il sistema di localizzazione... ECO-EXPLORER è dotato di un sistema di posizionamento GPS (Global Positioning System) che consente di localizzare in tempo reale il mezzo mobile sulla rete stradale e di associare agli inquinanti rilevati la posizione esatta in cui essi sono stati misurati. Che cos è il GPS (Global Positioning System) Il GPS è un sistema di localizzazione che consente di conoscere con grande precisione la posizione di un qualunque punto sulla terra fornendone le coordinate geografiche e l altitudine. I dati di posizionamento sono forniti dai satelliti messi in orbita intorno alla Terra per questo scopo....e di trasmissione dei dati La trasmissione dei dati avviene in maniera bidirezionale tra la centrale operativa e ciascuna unità mobile ECO-EXPLORER. Vantaggi del sistema di misura GPS Utilizzo di un sistema di coordinate universale, coerente ed omogeneo, riconosciuto a livello mondiale (International Data WGS84). Misura indipendente dai fenomeni atmosferici. Elevata precisione e localizzazione in tempo reale. I dati acquisiti durante il monitoraggio e le comunicazioni di sistema sono trasmessi via canale radio VHF oppure con la più avanzata tecnologia GPRS. 6 7