JunkTrack: un sistema per tracciare i rifiuti galleggianti

JunkTrack è un sistema che permette di monitorare il movimento dei rifiuti plastici galleggianti in fiumi, laghi e mari. Funziona grazie a dei piccoli dispositivi di localizzazione (tracker) inseriti in contenitori che simulano il comportamento dei rifiuti in acqua.

Come funziona?

Tracker: I dispositivi sono dotati di batterie a lunga durata (2-4 anni) e utilizzano i sistemi GPS/Galileo per determinare la propria posizione. Inviano queste informazioni più volte al giorno a un server centrale.
Trasmissione dati: La posizione viene trasmessa tramite la rete cellulare. Quando possibile, il tracker invia anche informazioni sulla cella telefonica a cui è connesso.

Tipi di tracker

Tracker “base”: Più economico, invia la posizione a intervalli programmati e quando trova un segnale. Ideale per fiumi e zone costiere.
Tracker “avanzato”: dotato di memoria interna, salva le posizioni in assenza di segnale e le invia appena possibile. Consigliato per aree con potenziale scarsa copertura GSM, letti di fiumi, estuari e mare.

Server e software: Un server centrale raccoglie e organizza i dati inviati dai tracker. Un software dedicato filtra i dati validi e li archivia. Il sistema consente di visualizzare graficamente il percorso dei rifiuti nel tempo.
JunkTrack è un progetto originale sviluppato da NAUTA scientific in collaborazione con NaturalGIS (www.naturalgis.pt).

Costo

Prezzo di riferimento per la configurazione del server cartografico, 10 (DIECI) tracker “avanzati” con memoria a bordo, copertura internazionale con SIM card multi-standard, durata prevista della batteria di oltre 2 anni con due posizioni al giorno: € 6000,00 più tasse applicabili. Sconti per quantità disponibili.

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I trasmettitori, contenitori sigillati di PET, possono essere tenuti in una condizione di "ibernazione" utilizzando uno switch esterno. Si ottiene così la sospensione a lungo termine dei consumi per allungare ulteriormente la vita operativa.
Oltre che per il tracciamento dei rifiuti galleggianti nella corrente, se ad esempio vengono sotterrati nel sedimento degli argini permettono di valutare l'erosione degli argini stessi, risvegliandosi, e trasmettendo un allarme, soltanto nel momento in cui vengono liberati dalle sabbie.

I transponder, con profili di immersione regolabili da un minimo di pochi centimetri in su, seguono il flusso delle acque e dei venti e tendono a incagliarsi e accumularsi nelle zone di più basso fondale e dove la corrente diminuisce.
Tendono a rimettersi in moto nel momento in cui il flusso d'acqua aumenta a causa delle precipitazioni, delle stagioni e/o della regolazione agli sbarramenti idraulici artificiali.

Il monitoraggio di questi fenomeni è importante per la valutazione del carico galleggiante che viene spostato dalle acque e che finisce in mare, se non intercettato altrimenti, alla foce dei fiumi.

Considerando che i trasmettitori sono liberi di muoversi in acqua seguendo corrente e flussi d’aria sulla superficie (secondo le osservazioni correnti il comportamento risente molto della direzione e forza dei venti superficiali), e che spesso il letto del fiume corre per sua natura incassato nella pianura, a volte lontano dalla copertura cellulare, il flusso dei dati proveniente dai singoli trasmettitori può essere intermittente, sia per mancanza di copertura telefonica sia per un temporaneo assetto in acqua che impedisce di ricevere correttamente la posizione GPS.

Pur considerando i fattori limitanti siamo in grado di ricostruire la sequenza di posizioni dei trasmettitori, identificando i punti di accumulo e le velocità medie nelle diverse tratte. Nel modello corrente riusciamo a calcolare dinamicamente il tempo medio di percorrenza delle tratte, oltre che generare heatmaps con i punti di accumulo dei dispositivi.

Il sistema di rappresentazione dei dati

I dati vengono rappresentati ed elaborati utilizzando un map-server open-source predisposto da NaturalGIS. Il server è programmato per eseguire automaticamente alcune operazioni quotidiane: calcola le velocità medie nei frammenti di percorso, ricerca e identifica i punti in cui i dispositivi si accumulano suddividendo l’area fluviale in esagoni. Il colore interno dell’esagono è determinato dal numero complessivo di punti che vengono rilevati al suo interno. Questo numero, cioè il numero di volte nelle quali un oggetto è stato rilevato all’interno dei confini, è anche espresso in cifre.

La dimensione dell’esagono viene scalata in funzione dello zoom a cui avviene la visualizzazione, in modo da migliorare la granularità dei dati.
La scelta dell’esagono, come forma della cella, deriva dalla più omogenea distanza fra centro e periferia rispetto al quadrato.

Il web-server permette al momento di accendere/spegnere i punti di ogni lancio, accendere(spegnere le celle, accendere/spegnere le tracce con la sequenza dei punti di un singolo (o tutti) i trasmettitori. Elaborazioni più sofisticate possono essere fatte utilizzando le versioni desktop di QGIS configurato per l'accesso diretto al database.

Lo sfondo della mappa può essere scelto fra diversi standard, incluso quello fotografico satellitare.
Il sistema carica e rigenera l’elenco complete dei punti ogni notte, generando inoltre automaticamente molti file ausiliari compresi formati digeribili per altri GIS e per Google Earth.

Nel progetto di sviluppo del sistema di analisi dei dati abbiamo in programma di rappresentare con miglior dettaglio le componenti “tempo” e le “variabili ambientali”.

Ci interessa riuscire a rappresentare la velocità media dei tracciatori in funzione ad esempio delle portate medie nel periodo, vedendo l’evoluzione del fenomeno nello scorrere delle settimane.

L'organizzazione cartografica delle informazioni e la creazione dei report è realizzata da

NaturalGIS LDA - Sistemas de Informação Geográfica, Portugal

I dati vengono organizzati giornalmente per creare mappe interattive che visualizzano i dati di posizione, i tracciati storici e le elaborazioni che possono essere programmate nel database.

Le mappe possono visualizzare le velocità medie lungo il percorso, i punti di accumulo, le relazioni con il regime dei fiumi, le precipitazioni e tutte le altre relazioni che è possibile individuare su di una matrice geografica e temporale.