IRete IoT – Progetto Scuole: monitoraggio risorse, qualità dell’aria

Nelle scuole di Roma il futuro è già realtà: la tecnologia LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) entra in classe per migliorare l’efficienza nella gestione delle risorse elettriche e idriche e per monitorare la qualità dell’aria, contribuendo alla sostenibilità ambientale e al benessere di studenti e personale scolastico. Il progetto IRete IoT – Progetto Scuole premiato all’interno del FORUM PA 2025 Premio “PA Aumentata”, Ambito Organizzazioni Intelligenti, prevede inoltre l’implementazione di laboratori didattici basati su LoRaWAN per fornire agli studenti un’esperienza pratica nell’apprendimento delle reti IoT (Internet of Things) e promuovere la consapevolezza delle tecnologie emergenti.
Il progetto nasce da una duplice esigenza di Città metropolitana di Roma Capitale:

• da una parte dotarsi di uno strumento utile alla verifica della fatturazione da parte del gestore Elettricità dell’Ente, attraverso la possibilità di ottenere una pre-fatturazione sui dati effettivamente consumati, confezionati poi con le tariffe contrattualizzare con il gestore comprensive delle componenti di trasporto, per un confronto reale e consapevole
• dall’altra, ottenere dati consapevoli sulla qualità delle scuole secondarie nell’Area Metropolitana di Roma, per definire assieme strategie di interventi utili a migliorare la vita degli studenti e del personale scolastico nelle aule.
  La scelta di adottare la tecnologia LoRaWAN, che offre una connettività a lungo raggio e a basso consumo energetico, ha permesso la trasmissione dei dati in modo efficiente attraverso un’infrastruttura wireless e la realizzazione come beneficio ulteriore di una rete a copertura metropolitana su Roma dove possono potenzialmente instaurarsi ulteriori progetti che abbiano alla base l’utilizzo di sensori IoT sulla stessa tecnologia.

Gli obiettivi specifici del progetto sono i seguenti:

• Creare una rete LoRaWAN all’interno delle scuole per consentire la comunicazione tra i dispositivi IoT e raccogliere dati in tempo reale.
• Implementare sensori e dispositivi intelligenti all’interno delle scuole per monitorare e gestire l’uso efficiente delle risorse elettriche e idriche, come l’energia, l’acqua e l’illuminazione.
• Implementare sensori per la qualità dell’aria nelle scuole per rilevare la presenza di sostanze inquinanti nell’aria, come PM2.5, PM10, CO2, VOC e altri composti organici volatili, che possono avere effetti negativi sulla salute.
• Sviluppare un’applicazione web o mobile per visualizzare i dati raccolti e offrire strumenti di analisi per migliorare la gestione delle risorse e la qualità dell’aria.
• Promuovere l’apprendimento basato sui dati consentendo agli studenti di accedere ai dati raccolti e partecipare a progetti di ricerca e analisi.
• Creare laboratori didattici attrezzati con dispositivi IoT e sensori LoRaWAN per consentire agli studenti di sperimentare e apprendere concetti relativi alle reti IoT e all’uso della tecnologia LoRaWAN.
• Promuovere l’apprendimento interdisciplinare, combinando aspetti di informatica, elettronica, scienze ambientali, matematica e altre discipline pertinenti.
• Sviluppare progetti di ricerca e sviluppo in cui gli studenti possano applicare le competenze acquisite nel progetto LoRaWAN per risolvere problemi reali e proporre soluzioni innovative.
• Favorire la collaborazione e il lavoro di squadra tra gli studenti, incoraggiando la condivisione di conoscenze, l’analisi dei dati e la presentazione di risultati.
• Stimolare la consapevolezza ambientale attraverso progetti che coinvolgono il monitoraggio dei consumi energetici, la qualità dell’aria, il controllo degli sprechi idrici, e altre tematiche legate alla sostenibilità.
• Coinvolgere insegnanti e personale scolastico nella formazione e nel supporto per guidare gli studenti nel processo di apprendimento basato su laboratori didattici LoRaWAN..

L’utilizzo di sensori per la qualità dell’aria nelle scuole tramite la tecnologia LoRaWAN può fornire numerosi vantaggi per la salute e il benessere degli studenti e del personale scolastico; sensori possono rilevare la presenza di sostanze inquinanti nell’aria, come PM2.5, PM10, CO2, VOC e altri composti organici volatili, che possono avere effetti negativi sulla salute. Questi sensori possono essere integrati con la rete LoRaWAN per raccogliere dati e inviarli a una piattaforma di gestione centralizzata.

L’utilizzo di sensori per il monitoraggio delle risorse elettriche e idriche nelle scuole tramite la tecnologia LoRaWAN può contribuire a un utilizzo più efficiente delle risorse, consentendo di identificare sprechi, guasti o anomalie e prendere provvedimenti tempestivi; in particolare:

• Monitoraggio dell’energia elettrica:
• Sensori di consumo energetico: I sensori possono essere installati sui contatori elettrici per monitorare il consumo energetico dell’edificio o di specifici dispositivi, come l’illuminazione, i computer o i condizionatori d’aria.
• Sensori di rilevamento di potenza: I sensori possono rilevare l’assorbimento di potenza elettrica in tempo reale, aiutando a identificare sovraccarichi, cortocircuiti o guasti nelle reti elettriche.
• Monitoraggio dell’acqua:
• Sensori di flusso: I sensori di flusso possono essere installati sulla tubazione dell’acqua per monitorare il consumo idrico e rilevare eventuali perdite o utilizzi anomali.
• Sensori di pressione: I sensori di pressione possono essere utilizzati per monitorare la pressione dell’acqua nella rete, aiutando a rilevare perdite o malfunzionamenti nelle tubazioni.

Agricoltura 2.0 e sensori IoT LoRaWAN di nuova concezione

Un’altra attività prevista dal progetto è l’introduzione di due scuole pilota che sfrutteranno le potenzialità dei sensori IoT LoRaWAN per applicazioni innovative. La prima è un istituto agrario che utilizzerà sensori LoRaWAN specifici per l’agricoltura 2.0, cioè l’utilizzo di tecnologie digitali per migliorare la produttività, la qualità e la sostenibilità delle colture. I sensori LoRaWAN potranno monitorare vari parametri ambientali e agronomici, come la temperatura, l’umidità, la luce, il pH, la salinità e la nutrizione del suolo, la presenza di parassiti o malattie, il livello di irrigazione e fertilizzazione, ecc. Questi dati potranno essere inviati alla piattaforma di Facility management, dove saranno analizzati e processati per fornire indicazioni e suggerimenti agli agricoltori, come l’ottimizzazione dell’uso dell’acqua e dei fertilizzanti, la prevenzione e il controllo delle malattie, la pianificazione delle attività di raccolta, ecc. L’uso dei sensori LoRaWAN per l’agricoltura 2.0 comporterà i seguenti vantaggi:

• Aumento della produttività e della qualità delle colture, grazie alla possibilità di adattare le pratiche agricole alle condizioni specifiche di ogni campo e pianta.
• Riduzione dei costi e dei rischi, grazie alla possibilità di evitare sprechi, perdite, danni o inefficienze dovuti a fattori climatici, biologici o umani.
• Miglioramento della sostenibilità ambientale, grazie alla possibilità di ridurre l’impatto ambientale dell’agricoltura, come l’inquinamento da nitrati, l’erosione del suolo, la desertificazione, la perdita di biodiversità, ecc.

La seconda è un istituto tecnico che si occuperà dello sviluppo e della sperimentazione di sensori IoT LoRaWAN di nuova concezione, utilizzando il laboratorio elettronico e informatico della scuola. Gli studenti e i docenti potranno progettare, costruire e testare i propri sensori IoT LoRaWAN, scegliendo i componenti, le funzionalità, le modalità di comunicazione e i protocolli più adatti alle loro esigenze e idee. Questa attività consentirà di stimolare la creatività, l’innovazione e la competenza degli studenti e dei docenti, oltre a favorire la diffusione e la conoscenza della tecnologia LoRaWAN tra le scuole e il territorio. I sensori IoT LoRaWAN di nuova concezione potranno essere utilizzati per diversi scopi, come il monitoraggio di parametri ambientali, la domotica, la sicurezza, il divertimento, ecc.

Il ruolo di partnership dell’Università

L’Università degli Studi di Roma Tre, Dipartimento di Ingegneria Civile, Informatica e delle Tecnologie Aeronautiche, è Partner del Progetto LoRaWAN per le scuole, che mira a realizzare una piattaforma di acquisizione di dati territoriali e ambientali mediante una rete sensoristica. L’Università, in virtù della convenzione firmata con la Città Metropolitana di Roma Capitale, si impegna a fornire il proprio contributo scientifico e tecnologico per la progettazione, l’installazione, la configurazione, la verifica, l’analisi e la comunicazione dei dati provenienti dai dispositivi IoT installati nelle scuole. L’Università creerà apposite borse di studio per realizzare strumenti di data mining che, incrociando tra loro i dati della sensoristica IoT LoRaWAN, potranno fornire utili e preziosi suggerimenti per il miglioramento della qualità di vita degli studenti, dell’aria, dell’ambiente. Inoltre, l’Università si farà carico di fornire supporto per l’avviamento degli studenti che parteciperanno ai laboratori verso il mondo dell’Ingegneria, anche con appositi stage presso aziende di settore.

Dimensionamento del progetto

Il progetto coinvolge gli istituti superiori dell’Area della Città Metropolitana di Roma Capitale, per un totale di 350 scuole. Tutte le scuole sono connesse alla Sede operativa di Città Metropolitana di Roma Capitale attraverso una rete MPLS dedicata, e su ogni scuola è stato installato un centralino Voip sulla numerazione GNR globale 06121121.

Potete vedere anche la scheda progetto sul sito del Premio.

Delle 350 scuole, 180 vedranno installate entro il primo semestre del 2025 i sensori IoT per il controllo energetico, che permetteranno di misurare e ottimizzare il consumo di energia elettrica e rilevare eventuali anomalie o perdite. I sensori per la qualità dell’aria nelle classi e la gestione idrica saranno installati su tutte le sedi in classi individuate, con l’obiettivo di monitorare e migliorare il livello di comfort ambientale e la sicurezza sanitaria degli studenti e del personale scolastico. I sensori per la qualità dell’aria rileveranno la temperatura, l’umidità, la concentrazione di CO2 e di sostanze inquinanti, mentre i sensori per la gestione idrica controlleranno il flusso e la pressione dell’acqua e segnaleranno eventuali perdite o sprechi.

Due scuole, un istituto tecnico ed un istituto agrario, avranno una copertura globale di tutte le classi e sensori specializzati per l’agricoltura 2.0 e per lo studio della tecnologia sensoristica basata su LoRaWAN. L’istituto tecnico potrà sperimentare le potenzialità dei sensori IoT per il monitoraggio e la manutenzione di macchinari e impianti industriali, mentre l’istituto agrario potrà utilizzare i sensori IoT per il controllo delle condizioni climatiche, del suolo e delle colture agricole. In questo modo, le due scuole potranno approfondire le applicazioni pratiche della tecnologia LoRaWAN nel loro ambito di competenza e formare gli studenti alle nuove sfide del mercato del lavoro.

Conclusioni

Il progetto LoRaWAN per le scuole si propone di utilizzare la tecnologia LoRaWAN per migliorare l’efficienza nella gestione delle risorse elettriche e idriche e per monitorare la qualità dell’aria nelle scuole, contribuendo alla sostenibilità ambientale e al benessere di studenti e personale scolastico. Inoltre, il progetto prevede l’implementazione di laboratori didattici basati su LoRaWAN per fornire agli studenti un’esperienza pratica nell’apprendimento delle reti IoT e promuovere la consapevolezza delle tecnologie emergenti.

Il progetto prevede la partecipazione di diverse scuole del territorio della Città Metropolitana di Roma Capitale, selezionate in base alle loro esigenze e alla loro disponibilità a collaborare. Il progetto prevede inoltre la collaborazione con l’Università Roma 3 – Dipartimento di Ingegneria, che sarà il partner scientifico del progetto e fornirà supporto tecnico e formativo. Il progetto prevede infine la collaborazione con aziende tecnologiche partner del progetto, che forniranno le soluzioni LoRaWAN e i dispositivi IoT necessari per l’implementazione del progetto.

Il progetto sarà monitorato e valutato in base a indicatori di processo e di risultato, che misureranno l’efficacia, l’efficienza e l’impatto del progetto sulle scuole coinvolte, sulle PA e sui cittadini. Il progetto sarà inoltre oggetto di una diffusione e una comunicazione mirate, al fine di condividere le buone pratiche e le lezioni apprese con altre PA e con la comunità.