Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2013” Regioni Convergenza

1. Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2013” Regioni Convergenza ASSE I – Sostegno ai mutamenti strutturali Obiettivo Operativo: Aree scientifico-tecnologiche generatrici di processi di trasformazione del sistema produttivo e creatrici di nuovi settori Azione: Interventi di sostegno della ricerca industriale SISTEMI INTEGRATI PER IL MONITORAGGIO, L’EARLY WARNING E LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO LUNGO LE GRANDI VIE DI COMUNICAZIONE Pasquale Versace Responsabile Scientifico del Progetto Firenze, 24 maggio 2013

2. Il Progetto di Ricerca Soggetti proponenti Università della Calabria Autostrade Tech Strago Consorzio Interuniversitario per l’Idrologia (solo Formazione) Università degli Studi di Catania Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria TD Group Articolazione ▪ OR Obiettivi Realizzativi ▪ WP Work Packages ▪ AE Attività Elementari

3. 10 Obiettivi Realizzativi (OR): OR 1 Scenari di Rischio OR 2 Reti di monitoraggio puntuale Reti di monitoraggio areale OR 3 OR 4 Modelli OR 5 Rete di trasmissione OR 6 Centro di elaborazione dati OR 7 Centro di comando e controllo OR 8 Modello d'intervento e modello delivery OR 9 Sperimentazione (sviluppo sperimentale) OR 10 Governance e trasferimento tecnologico

4. Nel corso del III semestre sono risultati attivi: • tutti i 10 OR; • 29 WP; • 144 AE, di cui 76 ancora in corso e 68 AE completate.

5. 10 Obiettivi Realizzativi (OR); • 39 Work Package (WP); • 217 Attività Elementari (AE). Sviluppo Sperimentale: • 1 Obiettivo Realizzativo (OR); • 11 Work Package (WP); • 65 Attività Elementari (AE). Ricerca Industriale: • 9 Obiettivi Realizzativi (OR); • 28 Work Package (WP); • 152 Attività Elementari (AE).

6. Sono stati elaborati dei pesi da attribuire alle Attività Elementari (AE) all’interno di ciascun Work Package (WP) .

7. Ad ogni SAL si valuta la percentuale del lavoro di ricerca effettivamente realizzato per ciascuna Attività Elementare (AE).

8. 84% dell’attività di ricerca e sviluppo sperimentale prevista per il semestre di riferimento è stata realizzata con successo. • 90% delle Attività di Ricerca Industriale prevista per il semestre di riferimento è stata realizzata con successo. • 25% delle Attività di Sviluppo Sperimentale per il semestre di riferimento è stata realizzata con successo.

10. Confronto spesa – budget Ricerca Industriale cifre in migliaia di euro

11. Confronto spesa – budget Ricerca Industriale cifre in migliaia di euro

12. Confronto spesa – budget Sviluppo Sperimentale cifre in migliaia di euro

13. Soggetto proponente: Università della Calabria Sintesi Attività nel SAL III

14. IMPEGNO DI PERSONALE NEL III SEMESTRE Personale non dipendente Dettaglio attività svolta nel III semestre la cui spesa ricadrà nel IV SAL

15. COSTI ESPOSTI NEL III SEMESTRE cifre in migliaia di euro

16. DETTAGLIO DI SPESA UNICAL cifre in migliaia di euro

17. WP attivi nel III SAL

18. WP attivi nel III SAL

19. WP attivi nel III SAL

20. WP 1.1 Linee guida per l'identificazione di scenari di rischio Le attività di ricerca hanno riguardato la messa a punto di procedure condivise e standardizzate, che consentano, nota che sia la tratta stradale di interesse, di delimitare l’area che deve essere oggetto dell’analisi e le caratteristiche delle diverse tipologie di indagine che devono essere sviluppate (geologiche, geomorfologiche, geotecniche, ecc.) ai fini dell’identificazione degli scenari di rischio. Diagramma di flusso per l’identificazione degli scenari di rischio

21. WP 2.3 Circuiti integrati a bassa potenza per sistemi di monitoraggio con unità accelerometriche Obiettivo del WP 2.3 è l'aumento della capacità computazionale e l'ottimizzazione dei consumi del sistema SMAMID, attraverso l’indagine di possibili soluzioni hardware alternative. I lavori di questo semestre hanno riguardato la possibilità di introdurre nel processo realizzativo del dispositivo SMAMID uno o più chip di tipo FPGA: ▪ Selezione del dispositivo FPGA più idoneo ▪ Valutazione del miglioramento delle prestazioni ottenibili ▪ Progettazione di una architettura prototipale con associato un sistema di sviluppo semplificato per poter sperimentare l'acquisizione di segnali provenienti dai sensori accelerometrici impiegati nel dispositivo SMAMID

22. WP 2.4 Monitoraggio con sensori puntuali di posizione ed inclinazione Obiettivo del WP 2.4 è la realizzazione di un sensore puntuale integrato, per la misura ed il monitoraggio di posizione ed inclinazione, che alloggia un ricevitore GNSS e due livelle toriche, la cui lettura avviene per via ottica attraverso una fotocamera digitale. Sono state completate le attività di studio e ricerca di componenti, di calibrazione metrica delle fotocamere e di realizzazione del software per l'elaborazione delle immagini riprese dalle fotocamere e la lettura clinometrica. Per le altre attività, è stato realizzato il sistema di calibrazione basato su slitte micrometriche ed è in corso di realizzazione un prototipo di supporto. Prototipo del sensorepuntuale di posizione e inclinazione

23. WP 3.1 Sviluppo di uno scatterometro a risoluzione variabile ▪ Stabilite molte delle specifiche di comunicazione tra la scheda RADAR e la scheda FPGA, sviluppata nel WP3.2 ▪ Implementazione del filtro su un microcontrollore a 8 bit (lo stesso utilizzato per il controllo del sensore) ▪ Test specifici utilizzando un bersaglio reale nella camera anecoica del laboratorio di Microonde del DIMES, ambiente privo di ostacoli riflettenti e schermato dal rumore esterno.

24. WP 3.2 Elettronica di bordo dello scatterometro ed integrazione L'attività di progettazione dei blocchi elementari è terminata con la progettazione dell'architettura complessiva del sistema. L'architettura è stata quindi implementata su un chip FPGA A2F500 a bordo della scheda Actel SmartFusion Dev-Kit (in figura).

25. WP 3.3 Sviluppo di un radar in banda L e/o P ▪ Sono stati definite le composizioni dei principali blocchi che compongono il Sistema Radar in Banda L . ▪ E’ stato implementato, via software, un algoritmo per l’acquisizione di dati radar tramite scansione. L’algoritmo sarà parte centrale del software di ricostruzione delle immagini. ▪ Per verificare il corretto funzionamento del sistema comprendente il circuito di amplificazione, è stato predisposto un setup di misure nella camera anecoica presente nel Laboratorio di Microonde dell’Università della Calabria.

26. WP 3.5 Elettronica di bordo del radar in banda L e/o P Si è pervenuti alla definizione dello schema a blocchi del sistema. Il sistema MXE 5303 precedentemente individuato come idoneo per la particolare applicazione sarà configurato per la esecuzione di strumenti virtuali Labview, ed in particolare per controllare l'attività RF del modulo NI-USRP, secondo il progetto dei colleghi del Gruppo di Elettromagnetismo. Un secondo sistema embedded (Timing) si occuperà di svegliare il MXE 5303 secondo una logica specifica attivando nella giusta sequenza tutti i componenti del radar. Schema a blocchi del sistema

27. WP 3.6 Sistemi interferometrici radar ad apertura sintetica basati a terra Nell'ambito del WP 3.6, il cui obiettivo è realizzare e validare una procedura per la valutazione, in tempi rapidi, del livello di criticità associato ai movimenti franosi mediante tecnologie innovative per il monitoraggio, è stato effettuata una prima fase di indagine di fenomeni franosi sulle tratte autostradali anche tramite sistemi interferometrici radar ad apertura sintetica basati a terra (GB-InSAR). Inoltre sono in via di sviluppo applicativi software per la gestione, elaborazione e correzione atmosferica dei dati interferometrici prodotti. Fase di indagine dei fenomeni franosi sui tratti sperimentali

28. WP 4.1 Modello areale per il preannuncio delle frane ad innesco ▪ Analisi della letteratura riguardante i modelli per fenomeni franosi superficiali e scelta di un modello da seguire come base per un eventuale miglioramento. L’attenzione si è soffermata sul modello GEOtop. ▪ Valutazione della possibilità di inserire il core del modello GEOtop all’interno del framework informatico Object Modelling System per facilitare il processo di creazione e gestione di dati d’input e output, e calibrare alcuni parametri del modello. ▪ Il porting del core del modello e la realizzazione delle prime simulazioni su un caso studio sono le ultime attività messe in atto e in via di sviluppo.

29. WP 4.2 Modelli completi di versante di tipo puntuale per il preannuncio di movimenti franosi ▪ Modulo idraulico: implementazione di tutte le routine necessarie per la risoluzione dell'equazione di Richards che fornisce la trattazione in termini matematici per la simulazione del flusso idrico sotterraneo. Al fine della completa implementazione del modello resta da definire con maggiore accuratezza la formulazione della forzante e delle condizioni al contorno. ▪ Modulo geotecnico, composto da due differenti procedure: la prima consiste nel determinare il fattore di sicurezza globale del pendio (terminata); la seconda consente di valutare la risposta tenso-deformativa del pendio al variare del regime delle pressioni neutre (in fase di completamento).

30. WP 4.3 Modello di propagazione delle frane tipo colate La ricerca ha riguardato la modellistica con Automi Cellulari per la simulazione delle dinamiche di propagazione di frane a carattere prevalentemente fluidodinamico, con un esemplare più avanzato della famiglia dei modelli ad AC denominati SCIDDICA. In particolare in quest'ultimo periodo si è proceduto alla ricalibrazione del modello SCIDDICA su casi noti. A sinistra confronto fra reale e simulata della frana di Albano simulata con SCIDDICAδ1/b. A destra deposito finale del detrito.

31. WP 5.1 Rete Wireless di Telecomunicazioni: sviluppo e scelta dei parametri di progetto Rispetto alle previsioni riportate nei precedenti SAL, dove si era ipotizzato di adottare una rete Zigbee, avendo verificato che quest'ultima non riusciva a garantire le coperture necessarie all'applicazione, si è optato per una soluzione di rete WAN di altro tipo, la cui architettura è stata completamente definita. E’ attualmente in corso lo sviluppo del framework di livello applicativo e di livello trasporto e del framework di livello fisico. Architettura della rete di monitoraggio nello scenario operativo

32. WP 6.1 Acquisizione dati: architettura del sistema ▪ Verifica delle procedure di acquisizione dei dati, implementate dal CAED, attraverso la predisposizione di una rete WSN di laboratorio. La rete è composta da nodi di primo livello in cui sono installati un numero predefinito di sensori e da un nodo coordinatore che comunica direttamente con il CAED. ▪ Avviati i primi test di comunicazione con la OR 5 per la trasmissione dei dati, inizialmente con i sensori di tipo areale: sono state testate le procedure di acquisizione e di validazione e sono stati introdotti dei miglioramenti al servizio.

33. WP 6.2 Elaborazione dei dati I dati acquisiti dalle reti di monitoraggio sono validati attraverso un sistema di validazione; rispetto al SAL precedente, il sistema di validazione è stato scorporato dalle stored procedures all'interno della base dati ed è ora attivo sul sistema di acquisizione. La validazione dei messaggi è eseguita solamente se il nodo coordinatore ed i sensori sono registrati correttamente all'interno della base dati (LewisDB). Il sistema di consultazione dei dati è stato ampliato introducendo nuove tabelle ed attributi per classificare correttamente le unità geomorfologiche, così come richiesto dal progetto di ricerca. Diagramma di flusso del servizio di validazione dei dati

34. WP 9.1 Analisi di scenario (A3) In questa fase del lavoro è stata analizzata la franosità, attraverso una serie di rilievi geomorfologici in campo e interpretazione di foto aeree di anni diversi. Lo studio effettuato ha portato alla stesura della carta inventario delle frane e ha permesso di selezionare le Unità Geomorfologiche (UG) scelte come aree da studiare a scala di dettaglio. Il complesso di dati ha permesso la valutazione della suscettibilità da frana (pericolosità spaziale) per ogni tipologia di movimento franoso. UG scelte per il rilevamento di dettaglio Carta inventario dei movimenti franosi Carte della pericolosità per ogni tipologia di frana

35. WP 10.1 Coordinamento, gestione e monitoraggio WP 10.2 Diffusione dei risultati e trasferimento tecnologico Monitoraggio delle azioni intraprese, delle scadenze e della qualità tecnico-scientifica del lavoro svolto. Mediante contatti diretti con tutti i gruppi di ricerca è stato verificato lo stato di avanzamento delle attività di progetto e la correttezza delle procedure amministrative e finanziarie. Sono stati organizzati: 3 incontri in cui si sono riuniti CTS e CCE; diverse riunioni di coordinamento tra i responsabili di OR; una sessione di incontri tra un consulente esperto di project management e tutti i responsabili di WP. Sono state apportate delle modifiche alla matrice del Quadro Logico per meglio rispondere alle esigenze di ricerca di 6 OR. Mediante la supervisione dei report scientifici è stata verificata la congruità delle attività di ricerca svolta e dei risultati raggiunti con quanto previsto nel progetto esecutivo. Si è lavorato, inoltre, per definire la strategia di promozione dell’intervento progettuale, di diffusione dei risultati scientifici di eccellenza e di animazione territoriale più idonea nel settore di riferimento.

36. Progetto di Formazione: ESPRI - ESperto in Previsione/Prevenzione Rischio Idrogeologico Master di II livello ESPRI ESperto in Previsione/Prevenzione Rischio Idrogeologico Attività previste e realizzate: Lezioni frontali : Modulo A1 Tirocini formativi : Modulo B1 Tutorato aziendale Tutorato accademico

37. Progetto di Formazione: ESPRI - ESperto in Previsione/Prevenzione Rischio Idrogeologico Lezioni frontali: Modulo A1 26 ore di lezioni frontali articolate in 3 sub-moduli:

38. Progetto di Formazione: ESPRI - ESperto in Previsione/Prevenzione Rischio Idrogeologico Tirocini formativi: Modulo B1 e Tutorato aziendale Sono stati attivati e svolti 11 tirocini formativi (Modulo B1: 150 ore). Ogni allievo è stato adeguatamente affiancato da personale impegnato in attività di ricerca (tutorato aziendale). In linea con le previsioni di capitolato ad eccezione degli stage di De Marco e Molino rientrate per surroga

39. Progetto di Formazione: ESPRI - ESperto in Previsione/Prevenzione Rischio Idrogeologico Tutorato accademico 1 tutor accademico a supporto della formazione durante l’intero processo formativo Attività svolte: Sia attività corsuali tradizionali sia attività burocratiche e di supporto tecnico organizzativo per garantire una corretta e ottimale gestione dei processi previsti dal piano formativo. Ad esempio: Tutoraggio d’aula: presidio del buon andamento del corso mediante la cura di tutti gli aspetti organizzativi e logistici necessari al buon svolgimento delle lezioni Tutorato didattico – integrativo: supporto agli allievi nella fase di studio individuale Gestione e coordinamento della formazione: aspetti organizzativi e logistici del progetto di formazione Calendarizzazione degli esami: organizzazione delle sessioni d’esame Vigilanza e assistenza agli esami: attività legate alla predisposizione dell'esame e al corretto svolgimento delle prove d'esame Calendarizzazione della didattica relativa al periodo febbraio - aprile 2013: organizzazione di 220 ore di lezione previste per 7 unità didattiche Realizzazione delle Schede di insegnamento dei corsi del periodo febbraio - aprile 2013 contenenti le informazioni relative agli insegnamenti quali ad esempio obiettivi e contenuti

40. Progetto di Formazione: ESPRI - ESperto in Previsione/Prevenzione Rischio Idrogeologico IMPEGNO DI PERSONALE esposto nel semestre COSTI

41. Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2013” Regioni Convergenza ASSE I – Sostegno ai mutamenti strutturali Obiettivo Operativo: Aree scientifico-tecnologiche generatrici di processi di trasformazione del sistema produttivo e creatrici di nuovi settori Azione: Interventi di sostegno della ricerca industriale SISTEMI INTEGRATI PER IL MONITORAGGIO, L’EARLY WARNING E LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO LUNGO LE GRANDI VIE DI COMUNICAZIONE F i n e Pasquale Versace Responsabile Scientifico del Progetto Firenze, 24 maggio 2013