Il monitoraggio del livello dell'acqua con sensori LoRaWAN
Un sensore di livello LoRaWAN misura l'altezza dell'acqua di un fiume, di un lago, di un bacino artificiale o di un canale e trasmette la lettura via radio a chilometri di distanza, senza cavi e senza alimentazione di rete. Le misure confluiscono in una piattaforma che mostra l'andamento del livello idrometrico in tempo reale e invia un allarme quando una soglia viene superata. Una stazione di misura si installa in poche ore su un ponte, una sponda o un pozzetto, e la batteria dura anni. Ti spieghiamo con quali tecnologie si misura il livello, dove si installano i sensori e come i dati diventano un sistema di allerta per le piene.
Come si misura il livello: le tecnologie a confronto
Il livello dell'acqua si misura con quattro famiglie di sensori. Le prime due lavorano dall'alto, senza toccare l'acqua; le altre due lavorano immerse o a contatto con la superficie.
| Tecnologia | Come misura | Punti di forza | Limiti |
|---|---|---|---|
| Radar | Distanza dalla superficie, dall'alto | Nessun contatto con l'acqua, precisione millimetrica | Serve una struttura sopra lo specchio d'acqua |
| Ultrasuoni | Distanza dalla superficie, dall'alto | Costo contenuto | Sensibile a vento, temperatura e schiuma |
| Sonda di pressione | Colonna d'acqua sopra la sonda immersa | Adatta a pozzi, falde e bacini profondi | A contatto con acqua e sedimenti |
| Galleggiante | Posizione del galleggiante in un pozzetto di calma | Riferimento storico delle reti idrometriche | Richiede opere civili e manutenzione meccanica |
Per fiumi e canali il radar è oggi la scelta di riferimento: misura senza toccare l'acqua, resta fuori dalla portata di sedimenti e detriti e mantiene la precisione anche durante una piena. La sonda di pressione resta la più adatta per pozzi, falde e bacini profondi.
Dove si installano i sensori
Il sensore radar si fissa a una struttura esistente sopra lo specchio d'acqua: l'impalcato o la spalletta di un ponte, una passerella o un braccio a sbalzo su una sponda. Il punto di misura deve restare sopra il livello di massima piena e libero da ostacoli nel cono di misura.
La sonda di pressione si cala sul fondo, protetta da un tubo guida o da un pozzetto, con il trasmettitore LoRaWAN in superficie. È la configurazione tipica per pozzi piezometrici, vasche e bacini artificiali.
Oltre ai corsi d'acqua principali, gli stessi sensori coprono i punti critici minori che le reti idrometriche istituzionali non presidiano: canali di bonifica, sottopassi, tombini e attraversamenti che si allagano per primi durante un evento intenso.
La rete LoRaWAN: portata e batteria
I sensori trasmettono le misure sulla banda libera 868 MHz con protocollo LoRaWAN: un solo gateway riceve i dati da decine di stazioni di misura in un raggio di chilometri, anche in ambiente collinare, e nei siti senza alimentazione il gateway lavora con pannello solare. Molte città e regioni dispongono già di una rete LoRaWAN pubblica: dove è presente, le stazioni si agganciano ai gateway esistenti.
Il consumo è ridottissimo: con una lettura ogni 5–15 minuti la batteria interna dura da 5 a oltre 10 anni, e ogni dispositivo invia periodicamente il proprio stato di funzionamento con il livello di batteria. I parametri, frequenza di misura compresa, si modificano da remoto via radio. È la stessa infrastruttura che descriviamo per il monitoraggio dei comprensori sciistici e per il monitoraggio dei parcheggi: una rete, molte famiglie di sensori.
Dal sensore alla piattaforma: soglie e allarmi
Il gateway inoltra i pacchetti radio a un network server, il software che gestisce i dispositivi e decodifica le misure: la scelta più diffusa negli enti pubblici è ChirpStack, open source e senza costi di licenza. Da qui i dati raggiungono le applicazioni attraverso protocolli aperti come MQTT e API REST.
Sulla piattaforma ogni stazione diventa un punto su mappa con il grafico storico del livello. Puoi definire più soglie per ogni punto di misura, ricevere le notifiche sui canali configurati appena una soglia viene superata ed esportare le serie di misure per studi e progettazione. Con la nostra piattaforma di monitoraggio Track-TP i livelli idrometrici convivono con i dati degli apparati di rete e degli altri sensori IoT, su un unico pannello con allarmi e notifiche.
L'allerta precoce per le piene
Il valore del monitoraggio emerge negli eventi intensi. Quando il livello supera la soglia di attenzione, il sensore aumenta da solo la frequenza di invio e la piattaforma avvisa il personale reperibile: chi deve decidere ha i dati del proprio territorio in tempo reale, con minuti o ore di anticipo sul punto critico.
Le soglie si tarano sui riferimenti locali: quota dell'argine, quota del piano stradale o franco di sicurezza di un attraversamento. Lo storico delle misure serve poi alla pianificazione: ricostruire un evento, dimensionare un intervento e documentare l'efficacia di un'opera.
Cosa serve per un progetto di monitoraggio idrometrico
Un progetto completo si sviluppa in quattro passi:
- Sopralluogo e scelta dei punti di misura. Si individuano le sezioni significative, le strutture di fissaggio e il riferimento di quota per ogni stazione.
- Verifica della copertura radio. Si verifica la copertura dei gateway esistenti e si aggiungono i punti di ricezione necessari, con pannello solare dove manca l'alimentazione.
- Installazione e taratura. Fissaggio dei sensori, verifica della misura rispetto al riferimento di quota e collaudo della trasmissione verso la piattaforma.
- Piattaforma e manutenzione. Configurazione di soglie e notifiche, verifica periodica della taratura e sostituzione pianificata delle batterie segnalate dalla diagnostica.
Teleproject progetta e realizza reti LoRaWAN complete per enti, consorzi e gestori di infrastrutture: dalla verifica della copertura radio alla fornitura e installazione dei sensori, fino alla configurazione della piattaforma e all'assistenza tecnica continuativa. Scopri la nostra soluzione IoT e LoRaWAN.
Domande frequenti
Quanto dura la batteria di un sensore di livello LoRaWAN?
Da 5 a oltre 10 anni con una lettura ogni 5–15 minuti. La frequenza di invio incide sul consumo: aumentarla solo al superamento di una soglia, come fanno i sensori di ultima generazione, mantiene l'autonomia pluriennale anche nei punti più sorvegliati. Il livello di batteria arriva in piattaforma con la diagnostica periodica.
La misura funziona anche durante una piena?
Sì, se la stazione è progettata bene: il radar lavora dall'alto, senza contatto con l'acqua, e va installato sopra il livello di massima piena, al riparo dalla corrente e dai detriti. Con il grado di protezione IP68 e l'aumento automatico della frequenza di misura, la stazione continua a trasmettere proprio quando il dato serve di più.
Serve costruire una rete radio dedicata?
Non sempre. Molte città e regioni dispongono di una rete LoRaWAN pubblica a disposizione degli enti locali: dove la copertura c'è, le stazioni si registrano sui gateway esistenti. Nelle valli e nei siti isolati bastano pochi gateway dedicati, anche con alimentazione a pannello solare.
Che precisione ha la misura del livello?
I sensori radar hanno una precisione dell'ordine dei millimetri, le sonde di pressione del centimetro. Per un sistema di allerta è una precisione ampiamente sufficiente: le soglie di attenzione e di allarme distano tra loro decine di centimetri.
Che manutenzione richiede il sistema?
Poca e pianificabile. Il radar non tocca l'acqua e non accumula sedimenti; la sonda immersa richiede una pulizia periodica. La diagnostica remota segnala batterie in esaurimento e anomalie di trasmissione, quindi puoi programmare gli interventi invece di subirli. Una verifica annuale della taratura completa il piano.