Diapositiva 1

I droni come strumento operativo
per le Agenzie per la Protezione dell’Ambiente
Alcune esperienze agenziali di Earth Observation
con l’impiego di SAPR e USV
STM – Prof. Fabio Matacchiera
ARPA Puglia - Dott. Ing. Barbara Valenzano
Resp. Servizio Tecnologie della Sicurezza e gestione delle Emergenze
25 settembre 2015
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L’attività di ARPA Puglia
L’Agenzia ha acquisito l’autorizzazione all’effettuazione di Operazioni Specializzate
Critiche in Scenari Misti.
Tale autorizzazione consente l’esecuzione di attività di riprese aeree, rilievi
ambientali, monitoraggio e controllo ambientale, nell’ambito della Convenzione
stipulata tra ARPA Puglia ed STM con Deliberazione del Direttore Generale n. 648 del
27.10.2014
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Operazioni Specializzate Critiche in Scenari Misti
Attività di riprese aeree per rilievi ambientali, archeologici, aerofotogrammetria, mapping,
ispezioni di infrastrutture, training, e sviluppo di nuove tecnologie per la conoscenza del
territorio e dell’ambiente (“City Sensing” e “Near Mapping”).
Tale autorizzazione consente di effettuare operazioni di volo in “aree tipicamente
congestionate o in presenza di assembramenti di persone, o infrastrutture “sensibili”, per le
quali è possibile definire una “zona franca” per le operazioni ovvero una zona di rischio
minimizzato in quanto all’interno della quale non ci sono persone, se non indispensabili per
le operazioni” (Nota Esplicativa n. 2 – ENAC).
Esse sono aree in cui insistono infrastrutture di tipo industriale, strutture e
infrastrutture civili e quelle particolari situazioni che possono mettere a rischio la
sicurezza delle persone o l’integrità delle cose in caso di incidente con un SAPR,
ovvero caduta o collisione incontrollata.
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Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto (SAPR)
I mezzi aerei a pilotaggio remoto, comunemente noti come droni, sono aeromobili
caratterizzati dall’assenza di un equipaggio a bordo. Il loro volo è governato da
diverse tipologie di flight control system, gestiti in remoto da piloti a terra.
"Per aeromobile si intende ogni macchina destinata al trasporto per aria di persone o
cose. Sono altresì considerati aeromobili i mezzi aerei a pilotaggio remoto, definiti
come tali dalle leggi speciali, dai regolamenti dell'ENAC e, per quelli militari, dai
decreti del Ministero della difesa. (Articolo 743 del Codice della Navigazione, come
emendato dal D.Lgs. n. 96 del 09.05.2005).
I Mezzi Aerei a Pilotaggio Remoto impiegati o destinati all’impiego in operazioni
specializzate o in attività scientifiche, sperimentazione e ricerca, costituiscono i Sistemi
Aeromobili a Pilotaggio Remoto (SAPR)
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Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto (SAPR)
Nell’ utilizzo dei SAPR è necessario prendere in considerazione un livello di sicurezza
equivalente a quello richiesto per gli aeromobili con equipaggio a bordo che conducono
operazioni analoghe.
Il concetto di sicurezza si riferisce ai rischi per le persone a terra e per gli altri utilizzatori
dello spazio aereo (operational risk).
Il livello di rischio dipende dalle diverse componenti che concorrono a determinare la safety:
 Aeronavigabilità, progettazione e produzione di prodotti aeronautici, parti e pertinenze
(aeronavigabilità iniziale) ed attività legate alla Manutenzione, Riparazione e Revisione
(mantenimento della navigabilità).
 Equipaggio di Volo, in relazione alla qualifica dei membri dell'equipaggio e relativo
addestramento;
 Operations & Air Navigation, relativo alle operazioni aeree, regole dell'aria, gestione del
traffico aereo (ATM), servizi di navigazione aerea (ANS) e aeroporti.
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Limitazioni operative dell’APR
Le attività specializzate possono essere
effettuate in aree prive di ostacoli alla
VLOS in un raggio di 70 m, 70 m
altezza massima, analoghe a quella
prescelta per l’attività sperimentale
(Progetto 4043_STM).
Manuale di Volo: contiene le
informazioni su tutte le restrizioni e
procedure per il volo dell’esacottero,
incluse le limitazioni operative, pre-volo e
le procedure post-volo per verificare la
funzionalità dei sistemi di emergenza e
l'aeronavigabilità dell'aeromobile.
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Limitazioni operative dell’APR
Le aree di volo sono normalmente scelte in modo da avere un’area buffer di almeno 200 m
in ogni direzione, con caratteristiche analoghe a quelle dell’area delle operazioni.
Le aree di volo devono essere distanti dagli aeroporti almeno 8 KM e almeno 10 km dalle ATZ.
Le aree esterne alle aree buffer possono anche aree potenzialmente congestionate con
attenzione, da parte dell’operatore, ad effettuare le attività nelle ore in cui non vi sia presenza
di
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attività antropiche.
Limitazioni Ambientali e Performance
Tipologie di Aree di Volo
Manuale delle
Operazioni
indica le tipologie di siti di
volo ed i dettagli delle
procedure di sicurezza
del volo per attività
specializzate APR sulla
base degli esiti derivanti
dalla fase sperimentale
(Progetto ENAC N. 4043).
Protezioni e distanze di sicurezza: i siti delle operazioni devono avere requisiti di
particolare isolamento e disporre aree da dedicare al controllo degli accessi per garanzia il
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controllo della presenza di persone all’interno dell’area.
RISK ANALISYS - SARP Safety Objectives
Per ogni top event devono essere determinati i “SAPR Safety Objectives (Sor)” che
indicano la massima frequenza di occorrenza permessa in relazione al livello di rischio.
Scenario
Persone
esterne
all’attività
nell’area di
volo
Persone
esterne
all’attività
nell’area delle
operazioni
Severità
Rischio
basso
basso
ANALISI DEL RISCHIO PER LE PERSONE
Misure
Osservazioni
Azioni da compiere
Preventive
Avvicinamento o
La sentinella avvisa le persone dell’attività in
stazionamento di Varco attivo per il
corso e ne blocca l’accesso all’area. Il pilota
persone nell’area di controllo accessi
interrompe le attività di volo fino a ripristino
volo (in tutto il
all’area.
della situazione ottimale.
comprensorio)
La sentinella avvisa le persone dell’attività,
Avvicinamento o
Sentinelle poste
avvisa il copilota e fa uscire velocemente le
stazionamento di
a protezione dei
persone dall’area delle operazioni. Il pilota
persone nell’area due unici accessi
interrompe le attività di volo fino a ripristino
delle operazioni
all’area.
della situazione ottimale.
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RISK ANALISYS - SARP Safety Objectives
ANALISI DEL RISCHIO DELL’ATTIVITÀ DI VOLO
Scenario
Guasto al
pilota
automatico
Perdita di
potenza o
avaria di un
motore
Avaria alle
batterie
Severità
Rischio
Osservazioni
Misure Preventive / check pre
volo
Azioni da compiere in
volo
Basso
Assicurarsi che il commutare pilota Prendere il comando dell'apr in
L’Apr non può essere
automatico può essere disattivato con modalità manuale e atterrare al
controllato in modo automatico
leva in modalità "off"
più presto.
Basso
Con un solo motore in avaria
l'Apr può ancora essere
Assicurarsi che i motori girino
sufficientemente controllato, ma
regolarmente a folle senza sforzo, si deve procedere ad effettuare
L'apr perde di velocità e di
assicurarsi che cavi elettrici di
l'atterraggio nel più breve
stabilità a causa dell'avaria di
alimentazione motori siano integri e che
tempo possibile.
un motore
le eliche siano ben serrate con i dadi
Con avaria a pìù motori,
autobloccanti
occorre atterrare
immediatamente, se si può, in
modalità emergenza.
Basso
Utilizzare sempre batterie multicelle e
Allarme acustico e visivo
utilizzare caricabatteria con indicatore
continuo per batterie in avaria di integrità delle singole celle. Visionare
sempre i cavi di alimentazione batterie
In caso di allarme batterie,
atterrare al più presto.
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RISK ANALISYS - SARP Safety Objectives
ANALISI DEL RISCHIO DELL’ATTIVITÀ DI VOLO
Scenario
Severità
Rischio
Batterie in
scaricamento
Basso
Pel segnale
GPS
basso
Misure Preventive / check pre
Azioni da compiere in
volo
volo
Caricare sempre le batterie con
caricabatterie multicelle specifico e
con indicatore di integrità singole
celle. Caricare sempre le batterie In caso di allarme batterie,
Allarme acustico e visivo
prima del volo e controllare la loro atterrare al più presto.
ad intermittenza per
efficienza con amperometro e Considerare durata efficace
batterie in scaricamento
voltmetro. Osservare lo stato di
volo: massimo 10 min.
scarica durante il volo attraverso il
controllo telemetrico sul diplay
dell'unità di terra (radicomando)
Non usare i comandi
Perdita del segnale GPS
Assicurarsi che il comando
automatici e prendere il
sul diplay del
modalità manuale sia funzionante
comando dell'apr in
radiocomando
modalità manuale
Osservazioni
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RISK ANALISYS - SARP Safety Objectives
ANALISI DEL RISCHIO DELL’ATTIVITÀ DI VOLO
Severità
Rischio
Osservazioni
Misure Preventive / check pre
volo
Perdita del
controllo radio
basso
Il display del
radiocoamando segna
errore
Assicurarsi che il pilota automatico
in modalità emergenza sia sempre
efficiente
Uscita dell'apr
dal raggio di
azione e
distanza di
sicurezza
Verificare che i sistemi di controllo
altitudine V70 e di distanza siano
l'apr si allontana troppo dal
basso
innescati ed efficienti con verifica
pilota che lo perde alla vista
attraverso il software mikrokopter tool
Scenario
Azioni da compiere in
volo
L'autopilota si innesca
automaticamente e l'apr
vola in modalità "coming
home" e atterra (è richiesto
il segnale GPS)
Riportare subito l'apr nelle
quote di sicurezza e
nell'area di volo assegnata
in modalità manuale o con
controllo automatico
"coming home" o "carefree"
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
Controllo delle discariche e dei territori a rischio: strumento idoneo al monitoraggio
del territorio come, ad esempio, per il controllo delle discariche e dei territori a rischio.
Per una discarica da monitorare è
ragionevole stimare un’area di circa 50.000 mq
come estensione di una discarica di media
capacità destinata allo stoccaggio di rifiuti non
pericolosi.
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
Controllo delle discariche e dei territori a rischio:
 È necessario un dimensionamento ed un attrezzaggio dei droni tali da consentire
l’esecuzione di rilevamenti video, termici, morfologici del terreno e di biogas nonché
della capacità di campionatura del terreno.
 È necessario effettuare controlli nelle zone limitrofe alla discarica (sorveglianza e
mappatura del territorio), anche a medie distanze, e quella di una quasi totale
automazione del processo, mantenendo la flessibilità indispensabile per avere – in
qualsiasi momento – la possibilità di eseguire interventi mirati sotto il controllo diretto
di un operatore, il quale dovrà essere in grado di manovrare i droni e la
strumentazione a distanza di sicurezza dalla discarica medesima
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
Microsensori, montati sull’APR, permettono il monitoraggio delle emissioni
diffuse e convogliate derivanti da impianti industriali, attraverso la misura di
diverse grandezze basati sulla tecnologia MEMS (Micro- Electro-Mechanical
Systems).
I MEMS sono composti da diversi strumenti integrati (meccanici, elettrici ed
elettronici), strumenti evoluti di dimensioni ridottissime.
L'impiego dei MEMS permette di creare una struttura complessa con sensori
dedicati che interagiscono con chip di silicio, i fenomeni misurabili sono meccanici,
termici, ottici e magnetici. Il sistema quindi è in grado di subire variazioni
dall'ambiente traducendo di fatto le grandezze fisiche misurate in impulsi elettrici
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
Monitoraggio Emissioni Diffuse
I
Microsensori,
montati
sull’APR,
permettono
il
monitoraggio delle emissioni
diffuse derivanti da impianti
industriali.
Ad, esempio, Sensori di tipo
EiUk e TESTO possono essere
utilizzati per rilievi presso
industrie di processo.
I parametri rilevabili sono O2,
CO, ΔT, ΔP e CO2.
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
Monitoraggio Emissioni Diffuse
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
Monitoraggio Emissioni
Convogliate
I Microsensori consentono anche
il monitoraggio di emissioni
atmosferiche
convogliate
afferenti i diversi processi
produttivi.
I parametri monitorabili sono Ossido
di zolfo, Ossido di azoto, Cromo III
e VI, Naftalene, Ferro, Manganese,
Nichel, Zinco, Alluminio, Rame,
Cianuro, Acido cloridrico, Benzene,
Toluene, Monossido di carbonio
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Applicazioni nell’ambito delle Attività di Monitoraggio e Controllo
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Nuove Tecnologie per la Conoscenza del Territorio e dell’Ambiente
“City Sensing” e “Near Mapping”
Conclusioni
L’APR rappresenta uno strumento efficace, affidabile e conveniente per il
monitoraggio delle discariche, dei territori a rischio e delle emissioni diffuse
anche per l’eliminazione di tutte le componenti di rischio per l’uomo.
Esso consente di mantenere costante, nel tempo, ogni tipologia di monitoraggio, svolto
in quasi totale automazione, nonché di ridurre le tempistiche di rilevamento e,
conseguentemente, le tempistiche d’intervento di risanamento, il tutto con un impatto
ambientale sostanzialmente nullo, per la natura elettrica dei droni medesimi.
Questo consente una certa limitazione dei rischi ambientali, agendo tempestivamente
al presentarsi di problematiche afferenti sia alle discariche sia ai territori a rischio.
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Grazie per
l’attenzione
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