METropolitan Riverbed Integrated Vigilance and Emergency Response (MET-RIVER)

Il progetto MET-RIVER si propone di realizzare un sistema integrato e innovativo per affrontare il rischio di erosione degli argini fluviali, un problema accentuato dai cambiamenti climatici. L’obiettivo fondamentale è superare i limiti dei monitoraggi tradizionali, spesso sporadici, per passare a un controllo continuo e a una gestione proattiva del rischio idrogeologico in contesti urbani.
Il cuore del sistema è una rete di sensori avanzati dislocata lungo i corsi d’acqua. Questi sensori sono progettati per misurare in tempo reale una serie di parametri cruciali, tra cui la torbidità dell’acqua, il trasporto solido (ovvero la quantità di sedimento trasportato dalla corrente), il livello idrometrico e l’intensità delle precipitazioni. I dati raccolti vengono gestiti tramite soluzioni di IoT (Internet of Things) ed Edge Computing, che ne permettono una pre-elaborazione direttamente sul campo.
Queste informazioni alimentano poi la componente di Intelligenza Artificiale e Machine Learning della piattaforma. Attraverso l’applicazione di algoritmi specifici come Reti Neurali Ricorrenti (RNN), random forest, XGBoost e SVR, il sistema è in grado di analizzare le correlazioni tra i diversi parametri e di riconoscere i pattern che precedono un evento critico, come un’ondata di piena o un’accelerazione del processo erosivo.
I risultati di questa analisi si traducono in strumenti concreti per gli operatori. Il sistema genera mappe digitali georeferenziate che evidenziano i punti di maggiore vulnerabilità lungo gli argini e, soprattutto, produce un sistema di allerta automatico. Queste allerte, pensate per essere integrate direttamente con i protocolli della Protezione Civile, forniscono notifiche tempestive che permettono di pianificare interventi mirati prima che si verifichino danni a infrastrutture e centri abitati.Presentazione del Progetto MET-RIVERTitolo del Progetto: METropolitan Riverbed Integrated Vigilance and Emergency Response (MET-RIVER)Contesto e Finanziamento: Il progetto si inserisce nel Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) ed è finanziato dall’Unione Europea attraverso il programma NextGenerationEU. Fa riferimento alla Missione 4, Componente 2, Investimento 1.3, nell’ambito del progetto più ampio “RETURN” (Multi-risk science for resilient communities under a changing climate).Obiettivo Generale: L’obiettivo principale del progetto MET-RIVER è la creazione di un sistema innovativo e integrato per il monitoraggio delle sponde fluviali e la previsione dei fenomeni di erosione. Questo sistema è pensato per rispondere alle esigenze di enti locali, agenzie di protezione ambientale e Protezione Civile, che necessitano di strumenti avanzati per passare da un approccio reattivo a uno proattivo nella gestione del rischio idrogeologico.

Il Problema: Limiti dei Sistemi Attuali I sistemi di monitoraggio attuali presentano diverse criticità:

• Raccolta dati intermittente: Non permettono un monitoraggio continuo, lasciando lacune nella comprensione dell’evoluzione dell’erosione.
• Mancanza di modelli predittivi: Sono essenziali per una pianificazione proattiva della manutenzione e della sicurezza, ma spesso assenti.
• Sistemi di allerta limitati: Rendono difficile una risposta rapida a rischi emergenti.
• Difficile integrazione: L’integrazione con i flussi di lavoro della gestione delle emergenze è complessa e rallenta i tempi di risposta.
• Costi elevati: I sistemi tradizionali e il monitoraggio manuale sono spesso insostenibili per gli enti locali.

La Soluzione Proposta: Il Sistema MET-RIVER Il sistema MET-RIVER si propone come una soluzione completa che integra:

• Analisi Integrata: Monitoraggio continuo della torbidità dell’acqua e dell’erosione dell’alveo per una valutazione complessiva della stabilità delle sponde.
• Manutenzione Predittiva: Utilizzo di algoritmi avanzati per prevedere i rischi di erosione e pianificare interventi mirati, riducendo costi e danni.
• Allerta in Tempo Reale: Un sistema di sensori e unità di elaborazione che invia allerte immediate in caso di rischio imminente, permettendo una rapida mobilitazione.
• Mappatura e Visualizzazione Intuitiva: Mappe di erosione geolocalizzate e accessibili via web/mobile per una rapida valutazione del rischio.
• Integrazione con la Protezione Civile: Collegamento diretto con i protocolli esistenti per un’escalation automatica delle allerte e una migliore coordinazione.
• Reporting Personalizzabile: Report su misura per analizzare i trend a lungo termine e l’efficacia degli interventi.

Metodologia e Fasi del Progetto Il progetto è strutturato in 3 Azioni principali:

• Azione 1: Ricerca su tecnologie di monitoraggio e modellizzazione
  • Si concentrerà sulla ricerca industriale di tecnologie innovative per il monitoraggio (es. scansione laser, pluviometri ottici) e sullo sviluppo di modelli matematici basati su Intelligenza Artificiale e Machine Learning (Reti Neurali Ricorrenti, Random Forest, XGBoost) per l’analisi dei dati.
• Azione 2: Progettazione e realizzazione del prototipo
  • Verrà costruito il prototipo del sistema MET-RIVER, che include la piattaforma software (con architettura a microservizi), i sensori (basati su paradigma Edge-IoT) e la rete di comunicazione. Il prototipo sarà testato in un ambiente industriale simulato (laboratorio).
• Azione 3: Dimostrazione del prototipo in ambiente operativo
  • Il prototipo sarà installato in un sito operativo reale (un alveo fluviale) per essere testato sul campo. Questa fase include l’addestramento finale degli algoritmi di IA, una campagna di misurazioni e la successiva disseminazione dei risultati a enti scientifici e potenziali utenti.

 

TEA Group, fondata nel 2016, è un’azienda specializzata in innovazione tecnologica per un uso più responsabile delle risorse ambientali. Vanta una solida esperienza nella progettazione e gestione di sistemi hardware e software per il monitoraggio ambientale. La competenza di TEA è dimostrata da collaborazioni con importanti istituti di ricerca come il CNR e l’Università di Firenze. Il nostro prodotto di punta, AirQino, è un sistema di monitoraggio della qualità dell’aria con circa 10.000 dispositivi installati in tutto il mondo. Il successo di AirQino, i cui dati sono validati dal CNR-IBE, e la sua menzione nei report del Sistema Nazionale per la Protezione dell’Ambiente (SNPA) testimoniano la capacità gestionale e realizzativa dell’azienda, rendendola un partner altamente qualificato per il progetto MET-RIVER.

The MET-RIVER project aims to create an integrated and innovative system to address the risk of riverbank erosion, a problem exacerbated by climate change. The fundamental goal is to overcome the limitations of traditional, often sporadic, monitoring to shift towards continuous control and proactive management of hydrogeological risk in urban contexts.
The core of the system is a network of advanced sensors deployed along the waterways. These sensors are designed to measure a series of crucial parameters in real-time, including water turbidity, solid transport (i.e., the amount of sediment carried by the current), water level, and rainfall intensity. The collected data is managed through IoT (Internet of Things) and Edge Computing solutions, which allow for on-site pre-processing.
This information then feeds the platform’s Artificial Intelligence and Machine Learning component. Through the application of specific algorithms such as Recurrent Neural Networks (RNN), random forest, XGBoost, and SVR, the system can analyze the correlations between the various parameters and recognize patterns that precede a critical event, such as a flood wave or an acceleration of the erosion process.
The results of this analysis translate into concrete tools for operators. The system generates georeferenced digital maps that highlight the most vulnerable points along the riverbanks and, most importantly, produces an automatic alert system. These alerts, designed to be directly integrated with the protocols of the Civil Protection, provide timely notifications that allow for planning targeted interventions before damage to infrastructure and populated areas occurs.MET-RIVER Project PresentationProject Title: METropolitan Riverbed Integrated Vigilance and Emergency Response (MET-RIVER)Context and Funding: The project is part of the National Recovery and Resilience Plan (PNRR) and is funded by the European Union through the NextGenerationEU program. It falls under Mission 4, Component 2, Investment 1.3, within the broader “RETURN” project (Multi-risk science for resilient communities under a changing climate).

General Objective: The main objective of the MET-RIVER project is the creation of an innovative and integrated system for monitoring riverbanks and predicting erosion phenomena. This system is designed to meet the needs of local authorities, environmental protection agencies, and Civil Protection, which require advanced tools to shift from a reactive to a proactive approach in managing hydrogeological risk.

The Problem: Limitations of Current Systems Current monitoring systems have several critical issues:

• Intermittent data collection: They do not allow for continuous monitoring, leaving gaps in understanding the evolution of erosion.
• Lack of predictive models: These are essential for proactive planning of maintenance and safety but are often absent.
• Limited alert systems: They make a rapid response to emerging risks difficult.
• Difficult integration: Integration with emergency management workflows is complex and slows down response times.
• High costs: Traditional systems and manual monitoring are often unsustainable for local authorities.

The Proposed Solution: The MET-RIVER System The MET-RIVER system is proposed as a complete solution that integrates:

• Integrated Analysis: Continuous monitoring of water turbidity and riverbed erosion for a comprehensive assessment of bank stability.
• Predictive Maintenance: Use of advanced algorithms to predict erosion risks and plan targeted interventions, reducing costs and damages.
• Real-Time Alerts: A system of sensors and processing units that sends immediate alerts in case of imminent risk, enabling rapid mobilization.
• Intuitive Mapping and Visualization: Geolocated erosion maps accessible via web/mobile for a quick risk assessment.
• Integration with Civil Protection: Direct link with existing protocols for automatic alert escalation and better coordination.
• Customizable Reporting: Tailor-made reports to analyze long-term trends and the effectiveness of interventions.

Methodology and Project Phases The project is structured into 3 main Actions:

• Action 1: Research on monitoring and modeling technologies
  • It will focus on industrial research of innovative monitoring technologies (e.g., laser scanning, optical rain gauges) and on the development of mathematical models based on Artificial Intelligence and Machine Learning (Recurrent Neural Networks, Random Forest, XGBoost) for data analysis.
• Action 2: Prototype design and implementation
  • The MET-RIVER system prototype will be built, which includes the software platform (with a microservices architecture), the sensors (based on the Edge-IoT paradigm), and the communication network. The prototype will be tested in a simulated industrial environment (laboratory).
• Action 3: Prototype demonstration in an operational environment
  • The prototype will be installed at a real operational site (a riverbed) to be tested in the field. This phase includes the final training of the AI algorithms, a measurement campaign, and the subsequent dissemination of the results to scientific bodies and potential users.

 

TEA Group, founded in 2016, is a company specializing in technological innovation for a more responsible use of environmental resources. It has solid experience in designing and managing hardware and software systems for environmental monitoring. TEA’s expertise is demonstrated by collaborations with important research institutes such as the CNR and the University of Florence. Our flagship product, AirQino, is an air quality monitoring system with about 10,000 devices installed worldwide. The success of AirQino, whose data is validated by CNR-IBE, and its mention in the reports of the National System for Environmental Protection (SNPA) testify to the company’s management and implementation capabilities, making it a highly qualified partner for the MET-RIVER project.