I droni che espellono le feci mantengono aperte le fogne così che gli umani non debbano farlo

La mattina della vigilia di Natale del 2016, gli abitanti di una casa a Fraser, nel Michigan, udirono uno strano rumore, un pop, pop, pop, proveniente dalle pareti. Dopo aver inizialmente pensato che si trattasse di neve che si scioglieva dal tetto, si resero presto conto della verità: il rumore era dovuto allo spostamento di mattoni mentre la loro casa si accasciava lentamente in una voragine.

La casa e diverse altre nelle vicinanze sono state evacuate mentre le autorità valutavano la situazione e ne determinavano la causa: un collettore fognario crollato, che minacciava diverse abitazioni e un lungo tratto della trafficata 15 Mile Road di Fraser. Non era certo l'inizio delle festività natalizie che chiunque avrebbe desiderato.

"Questo ha avuto un impatto notevole sul nostro sistema e sulla nostra comunità", afferma Vince Astorino. In qualità di Direttore Operativo presso l'Ufficio dei Lavori Pubblici della Contea di Macomb, è responsabile della supervisione delle operazioni quotidiane dell'infrastruttura fognaria della contea, inclusi circa 110 chilometri di condotte fognarie. "Una condotta fognaria di 3 metri di diametro, profonda circa 21 metri, ha subito un guasto che ha ridotto drasticamente il flusso delle acque reflue. Questa sezione di condotta si trova vicino allo sbocco principale del nostro sistema e circa 800.000 residenti fanno affidamento su di essa per convogliare le loro acque reflue a valle".

L'intervento tempestivo di Astorino e del suo team ha permesso di installare sistemi di bypass in tempo per impedire il riflusso delle acque reflue nelle case dei residenti, e alla fine solo un edificio – quello in cui si è udito lo scoppiettio – ha richiesto la demolizione. Ma ci sono voluti nove mesi prima che il tratto di tubatura in questione, lungo circa 1200 metri, fosse completamente sostituito. Il costo diretto per i contribuenti è stato di circa 75 milioni di dollari, senza considerare i costi aggiuntivi per residenti e attività commerciali vicine dovuti al disagio.

La chiave per prevenire disastri come questo è l'ispezione regolare delle condotte fognarie, individuando eventuali crepe e fessure che, se trascurate, possono causare infiltrazioni di terra e il collasso della condotta. Tuttavia, le condotte fognarie possono essere buie, anguste e piene di sacche di gas, rendendo l'ispezione di grandi reti con metodi tradizionali (in genere con un cingolato collegato e telecomandato dotato di telecamera, o anche di persona) un processo lento, costoso e spesso rischioso.

È qui che entrano in gioco i droni. Progettati e realizzati per operare in spazi ristretti, una nuova generazione di robot volanti viene inviata nelle fognature per effettuare ispezioni in modo più sicuro ed efficiente.

Uno di questi droni è l'Elios 3, progettato e prodotto dall'azienda svizzera Flyability e utilizzato da importanti aziende del settore come Veolia. Dotato di serie di una gabbia protettiva, un esoscheletro resistente agli urti, un impianto di illuminazione da 16.000 lumen, una telecamera 4K e un LiDAR, può navigare attraverso tubature buie e polverose, creando al contempo un modello 3D in tempo reale dell'ambiente. Il design modulare consente inoltre di equipaggiarlo con carichi utili specializzati come sensori di gas esplosivi o misuratori di spessore a ultrasuoni.

Eloise McMinn Mitchell, responsabile della comunicazione di Flyability, afferma che l'azienda sta registrando un'enorme crescita delle vendite grazie alle capacità e all'efficienza di Elios 3 rispetto alle ispezioni umane di persona, in particolare per quanto riguarda le fognature. "Per ispezionare un tratto di fognatura sotto una strada, servono squadre di almeno quattro persone e bisogna deviare il traffico in più punti. Con il drone, bastano due persone e nessuno deve entrare nella fognatura, eliminando i rischi legati agli spazi ristretti e l'esposizione ad ambienti pericolosi".

Di conseguenza, le norme di sicurezza relative ai droni sono molto meno rigide rispetto a quelle relative all'impiego di esseri umani, il che, secondo McMinn Mitchell, riduce notevolmente i costi delle ispezioni. "Si ottiene una riduzione media dei costi del 40% rispetto ai metodi tradizionali, e con un drone è possibile ispezionare 900 metri al giorno, anziché 400 metri."

Nel maggio 2024, nel tentativo di semplificare il processo di ispezione, la contea di Macomb ha adottato un approccio basato sulla tecnologia che combina un drone Asio X a pilotaggio remoto, costruito da Flybotix, rivale di Flyability, con un software chiamato SewerAI. Il costo totale di entrambi i sistemi si aggirava intorno ai 100.000 dollari. In precedenza, la contea spendeva 1 milione di dollari in ispezioni ogni tre anni, ispezionando manualmente i filmati alla ricerca di difetti, molti dei quali potevano passare inosservati a causa della scarsa qualità delle immagini.

Con un diametro di circa 40 centimetri e dotato di potenti luci da 40.000 lumen, una telecamera 4K e una gabbia di protezione contro le collisioni, l'Asio X è in grado di catturare video cristallini del sistema fognario mentre naviga in tutte le condotte, tranne quelle più strette. Astorino lo descrive come una "differenza tra il giorno e la notte" rispetto al vecchio metodo.

A differenza di alcuni dei più recenti droni consumer, che volano quasi in modo autonomo, l'Asio X richiede principalmente un controllo manuale, e anche in alcune situazioni davvero difficili, come sottolinea Astorino: "È buio, il flusso d'aria può cambiare rapidamente in uno spazio ristretto e gestire una traiettoria di volo sopra l'acqua che scorre in un tubo ristretto è impegnativo". Di conseguenza, lascia il volo agli esperti: "Il nostro operatore principale, il capitano Zach, è in grado di volare in ambienti molto difficili".

Detto questo, il processo di ispezione in sé è semplice. "Un'antenna viene calata nel tombino per fornire la potenza del segnale dal controller del drone al drone stesso", spiega Astorino a WIRED. "L'operatore farà volare il drone da un tombino all'altro, registrando video lungo la traiettoria di volo". Con una durata della batteria di circa 20 minuti, l'Asio X può documentare circa 300 metri di tubature in un singolo volo, acquisendo non solo video, ma anche scansioni LiDAR e a infrarossi e rilevamenti di gas durante il passaggio attraverso una sezione di fognatura.

Con il vecchio sistema, i dati video venivano analizzati sul campo, con l'operatore che registrava i difetti durante la navigazione nelle tubature. Ora, i dati acquisiti dal drone vengono inviati agli appaltatori di SewerAI, che li elaborano attraverso i loro algoritmi assistiti dall'intelligenza artificiale per identificare automaticamente i difetti. Astorino mi racconta che è stata una svolta, facendo risparmiare al suo team enormi quantità di tempo e denaro.

"Abbiamo eseguito mesi di test confrontando i video codificati sul campo da diversi appaltatori con ciò che SewerAI era in grado di fare con lo stesso filmato, e ogni volta SewerAI si è distinto in ciò che è riuscito a trovare e codificare correttamente". In precedenza, l'ispezione di una sezione di condotta fognaria poteva richiedere mesi, ma SewerAI ha un accordo per inviare l'analisi dei dati alla contea entro 10 giorni; Astorino afferma di solito di farlo entro 24 ore.

Il team è rimasto così colpito dal pacchetto software che, anche nelle aree in cui il drone non può arrivare e sono necessari metodi di ispezione più tradizionali – ad esempio, tubi di piccolo diametro – i dati risultanti vengono ora inviati per l'analisi anziché essere codificati sul campo. Anche i vecchi dati possono essere rapidamente rivisti e rianalizzati, individuando difetti che gli appaltatori originali potrebbero aver trascurato al momento. Ciò significa che gli interventi di riparazione possono essere eseguiti dove sono più necessari, prevenendo il peggioramento delle condizioni che può portare a incidenti disastrosi e costosi come la voragine del 2016.

La contea di Macomb è stata pioniera in questo campo. È la prima contea del Michigan a utilizzare questa combinazione di droni e software di intelligenza artificiale per l'ispezione delle infrastrutture sotterranee e ha vinto due premi statali grazie alla sua lungimiranza. Ma Vince Astorino mi dice che lui e il suo team sono sempre alla ricerca di nuovi modi per modernizzare le operazioni. "È difficile escludere grandi passi avanti nella tecnologia in questo ambito, soprattutto con la grande corsa all'intelligenza artificiale che si sta svolgendo intorno a noi. Stiamo tenendo aperte le nostre opzioni".