Modellazione idraulica a supporto della sensor integration per il monitoraggio di canali adduttori

The thematic scope of this work is sensor integration as a solution for the remote monitoring of hydroelectric installations that, due to adverse logistics, inaccessibility for long periods during the year, do not allow direct observation or other forms of traditional monitoring. The thesis presents the advantages and potential of using this type of monitoring; in particular, it proposes an application in the field of flowing water hydroelectric plants. It will be exposed the modalities with which it has been implemented the model of an adductor channel of considerable extension, placed at high altitude, in a hostile geological context, in various regimes with the integration of the complete equations of De Saint-Venant according to an implicit scheme. This model will be applied to a specific case study in which the adductor channel is equipped with a considerable number of depth sensors that allow a good observational reconnaissance of the free surface levels along the river rod. This is followed by the proposal for a real sensor fusion, in which the data detected by the level sensors, together with the detection of the boundary conditions, allow to realize the parallelism in real time between the array of readings and the modeled situation. It is intended to show how the addition of a model layer to such data, supported by an adequate conceptualization of the phenomena, can offer a strong added value compared to the current situation, precisely in terms of timely detection of anomalies and the consequent isolation of the channel, as well as any further civil protection interventions that may be necessary.

L’ambito tematico di questo lavoro è l’integrazione sensoristica come soluzione per il monitoraggio remoto di impianti idroelettrici che, per logistica sfavorevole e inaccessibilità per lunghi periodi nel corso dell’anno, non consentono l’osservazione diretta o altre forme di monitoraggio tradizionale. Nella tesi si presentano i vantaggi e le potenzialità dell’utilizzo di questo tipo di monitoraggio; in particolare, si propone un’applicazione nell’ambito di impianti idroelettrici. Verranno esposte le modalità con cui è stato implementato il modello di un canale adduttore di notevole estensione, collocato in quota, in un contesto geologico ostile, implementando una corrente in regime di moto vario con integrazione delle equazioni complete del De Saint-Venant secondo uno schema implicito. Tale modello verrà applicato ad un caso di studio specifico in cui il canale adduttore risulta equipaggiato da un notevole numero di sensori di profondità che consentono una buona ricognizione osservativa dei livelli del pelo libero lungo l’asta. A questo fa seguito la proposta di sensor fusion vera e propria, nella quale i dati rilevati dai sensori di livello, uniti alla rilevazione delle condizioni al contorno, consentono di realizzare il parallelismo in tempo reale tra l’array delle letture e la situazione modellata. Si vuole mostrare come l’aggiunta di uno strato modellistico a tali dati, supportato da una adeguata concettualizzazione dei fenomeni, può offrire un forte valore aggiunto rispetto alla situazione attuale, proprio in termini di tempestiva individuazione delle anomalie ed il conseguente isolamento del canale, oltre ad eventuali ulteriori interventi di protezione civile che dovessero risultare necessari.