La smart city usa gli analytics e l'IoT per prevedere e gestire gli eventi alluvionali

La città di Cary, NC, collabora con SAS e Microsoft per proteggere i cittadini dalle inondazioni, salvaguardare i bacini idrografici e sostenere lo sviluppo ecocompatibile

Bei quartieri, scuole di alto livello e abbondanza di parchi - tutte ragioni per cui molte persone abitano la città di Cary, NC. Negli ultimi 25 anni, Cary ha triplicato le sue dimensioni, con una popolazione attuale che supera i 175.000 abitanti. Questo afflusso di persone ha portato a un boom di nuove abitazioni, centri commerciali, imprese e luoghi di intrattenimento.

La popolazione di Cary continua a crescere e questa smart city ora dispone di un team di persone dedicate all'uso di tecnologie all'avanguardia a beneficio della comunità. Questo include l'uso dell'Internet of Things (IoT) per garantire maggiore protezione ai cittadini dagli eventi alluvionali e il controllo adeguato di nuovi progetti di sviluppo così da evitare inondazioni e garantire la salvaguardia dei bacini idrografici locali.

"Vogliamo che la città di Cary sia il luogo dove tutti vogliono vivere, lavorare e giocare", dice Nicole Raimundo Coughlin, Chief Information Officer della città di Cary. "Le città intelligenti e la tecnologia IoT guideranno il modo in cui operiamo all'interno della città, e sono entusiasta di far parte di una comunità che riconosce l'importanza dei dati".

Da reattivo a proattivo a predittivo

L'acqua piovana, che scorre da strade, parcheggi, marciapiedi ed edifici, è un elemento chiave per la città. "Una delle cose uniche di Cary è che siamo in cima a due bacini fluviali", dice Terry Yates, Smart Cities and IT Project Manager. "L'acqua che riceviamo influisce sulle altre comunità dello stato. Questo significa che le nostre iniziative sulle acque piovane hanno un impatto sui cittadini di Cary e su quelli dei comuni vicini".

Tradizionalmente, la risposta di Cary alle inondazioni era manuale e reattiva. "Prima che la città di Cary disponesse di sensori IoT, erano i cittadini ad avere un ruolo cruciale", dice Yates. "Ma una città dovrebbe sapere cosa sta succedendo prima che un cittadino chiami".

"Durante gli eventi temporaleschi, non avevamo visibilità sui livelli del fiume o sulla velocità con cui l'acqua saliva - non avevamo la tecnologia per osservare queste dinamiche", aggiunge Raimundo Coughlin. "Di solito, ricevevamo telefonate dai cittadini che ci informavano di un allagamento. Poi il personale della città si rivolgeva alla pubblica sicurezza, inviando operatori sul luogo per mettere barricate, chiudere strade, reindirizzare il traffico e rispondere alle emergenze".

Raimundo Coughlin sapeva che ci doveva essere un modo migliore per servire la comunità nelle zone soggette a inondazioni. "La città di Cary è vista come un punto di riferimento per la comunità. Il nostro obiettivo è impiegare tecnologia intelligente e i dati per ottimizzare le operations e migliorare la qualità della vita, quindi era il momento di applicare quella tecnologia per prevedere e gestire gli eventi alluvionali".

Uno degli obiettivi della città era quello di migliorare la consapevolezza sugli eventi utilizzando analytics e IoT. Prima di implementare la soluzione per la previsione delle inondazioni, i dati della città risiedevano su più sistemi disparati. "Non potevamo pertanto avere un quadro chiaro", dice Yates. "Dovevamo andare in posti diversi e coordinare manualmente le attività. Niente era automatizzato".

La città di Cary voleva eliminare i silos di dati in modo che i dipartimenti e i responsabili delle decisioni potessero beneficiare di una visione più ampia delle informazioni.

"Avevamo bisogno di una soluzione scalabile per passare da un approccio reattivo a proattivo e infine predittivo", dice Raimundo Coughlin. "In uno scenario di inondazione, il tempo è essenziale. Immaginate che ci sia un'auto con delle persone a bordo che viene travolta dall'acqua, ogni secondo è decisivo". In definitiva, il sistema di previsione delle inondazioni di Cary è incentrato sulla sicurezza degli abitanti".

SAS e Microsoft insieme per una soluzione che fa la differenza

I responsabili della città di Cary insieme a SAS e Microsoft dovevano trovare una nuova soluzione che fosse in grado di prevedere le inondazioni. "Ci siamo incontrati e abbiamo cercato di capire come procedere in termini di sicurezza, processi, integrazione o acquisizione di dati", dice Raimundo Coughlin. "Questa grande collaborazione è stata vincente, la migliore decisione che abbiamo mai preso".

Incoraggiata da questi incontri, la città di Cary è stata in grado di avere una visione più chiara anche in termini di prospettive grazie alla soluzione SAS flood incident prediction and preparedness SAS powered by Microsoft Azure IoT.

"Avere i dati dei vari sistemi raggruppati in un unico posto è un vantaggio enorme in quanto ci permette di avere una visione d'insieme", dice Yates. "Non dovremo più destreggiarci tra informazioni in un foglio di calcolo Excel, altre nel sistema di sicurezza pubblica, e altre ancora raccolte dai sensori delle acque piovane'. Avere tutti i dati riuniti in un unico posto - e la capacità di vedere e analizzare tutto insieme - è una grande conquista per la città".

Questa soluzione si basa sulla strategia cloud-first della città. "Il cloud permette alle persone che sono sul campo di avere le informazioni di cui necessitano proprio quando ne hanno bisogno", dice Yates. "E possiamo apportare modifiche all'architettura rapidamente e facilmente, cosa che sarebbe molto più difficile con un'installazione on-premise".

"Siamo molto soddisfatti della nostra relazione con SAS e Microsoft perché non sono solo fornitori di tecnologia - sono veri partner che si preoccupano del lavoro che stiamo facendo, capiscono la nostra visione e l'impatto che ha per la città di Cary e non solo", dichiara Raimundo Coughlin. "Per noi, questa collaborazione è un sogno che si avvera".

Analytics e IoT in azione

La Stormwater Division è uno dei principali dipartimenti della città di Cary che si affida a SAS Analytics for IoT. Il personale addetto alle acque piovane riceve dati da sensori alimentati ad energia solare cellular-enabled che misurano l'altezza e la profondità dell'acqua, il flusso attuale e le precipitazioni. I dati dei sensori vengono caricati su cloud e combinati con i dati meteorologici. La divisione Stormwater può quindi analizzare i dati e condividere le informazioni con altri dipartimenti, come quello dei lavori pubblici, della sicurezza pubblica e di informatica.

"Il nostro progetto pilota IoT è il Walnut Creek Watershed situato nel centro di Cary", dice Matt Flynn, Stormwater Development Manager. "Abbiamo posizionato pluviometri e sensori di flusso in più aree del bacino idrografico, e ora possiamo vedere cosa sta effettivamente accadendo sul territorio rispetto a ciò che stiamo modellando e suggerendo".

Utilizzando i sensori, Azure Maps Weather forecast data e SAS Event Stream Processing, la città si aspetta di aumentare la consapevolezza in merito all'innalzamento del livello dei corsi d'acqua, prevedere meglio dove potrebbero verificarsi le inondazioni, fornire warning e migliorare la risposta alle emergenze attraverso l'automazione.

"I pluviometri ci danno un senso della variabilità degli eventi temporaleschi", dice Flynn. "Possiamo vedere se sta piovendo molto in una località e poco in un'altra. Inoltre i sensori forniscono informazioni sul flusso presente nel corso d'acqua. Poter verificare i dati ci dà le informazioni per tornare alla nostra modellazione e chiedere: 'Questo è ciò che il modello ha previsto originariamente, o ci sono nuove informazioni che ci stanno dando risultati diversi?

I modelli sono dinamici - ricevono continuamente nuove informazioni, che aiutano la città a capire cosa sta realmente accadendo e come migliorare. I membri dello staff sono in grado di individuare aree specifiche su cui concentrarsi.

Con l'analisi predittiva, la città di Cary può andare oltre l'apprendimento di ciò che è successo, e perché, per scoprire insight che la aiuteranno a prepararsi meglio per futuri eventi alluvionali. I membri dello staff possono usare dati, algoritmi statistici e tecniche di machine learning per identificare la probabilità di risultati futuri in base ai dati, e inviare alert in anticipo.

Inoltre, SAS Visual Analytics fornisce alla città una dashboard interattiva, report, business intelligence e analisi - combinando i dati tradizionali con i dati di localizzazione per l'analisi in un contesto geografico. Gli utenti che si trovano sul campo hanno la possibilità di accedere alla dashboard IoT delle acque piovane da un dispositivo mobile. Le informazioni di cui hanno bisogno sono sempre a portata di mano, anche quando non sono in ufficio.

"Disporre di informazioni visuali è particolarmente importante perché sono immediate e facilmente interpretabili", sostiene Raimundo Coughlin. "Non c'è bisogno di essere un data scientist per capire i risultati. Non stai scavando tra una montagna di dati, stai guardando immagini che ti mostrano effettivamente la situazione".

Utilizzando Microsoft Azure IoT Hub, la città acquisisce i dati dei sensori e li integra nelle soluzioni SAS su SAS Viya. "In questo modo, possiamo vedere tutti i dati che scorrono attraverso i sistemi in tempo reale, e sappiamo dove abbiamo bisogno di fare aggiustamenti, come spostare alcuni sensori in posizioni più stabili", continua Raimundo Coughlin. "La scalabilità della piattaforma IoT di Azure è diventata una componente vitale della nostra architettura, e SAS ha fornito tutta la potenzialità degli analytics in grado di fornire informazioni combinando i dati acquisiti in tempo reale con quelli storici".

Con dati in-streaming affidabili, la città di Cary può prendere provvedimenti per prevedere meglio l'impatto reale delle inondazioni. Poiché la quantità di pioggia può variare in base alle zone, la città è in grado di vedere quando case, aziende, strade e altre strutture saranno colpite. La modellazione può aiutare il personale a prepararsi al meglio e a pianificare di conseguenza.

Monitoraggio del flusso d'acqua tramite tecniche di machine learning

La città di Cary sta appena iniziando a esplorare il ruolo che l'intelligenza artificiale (IA) può svolgere nella previsione e gestione delle inondazioni, ma i membri dello staff hanno già visto alcuni sviluppi promettenti.

"In questo momento siamo nelle prime fasi di utilizzo dell'IA e siamo entusiasti delle evoluzioni che questa tecnologia può offrire", dice Yates. "Un esempio di machine learning è quando la città sperimenta un evento di pioggia - i sensori riconoscono che c'è una condizione che cambia e successivamente iniziano a inviare dati più velocemente, senza alcun tipo di intervento umano".

L'IA gioca anche un ruolo essenziale quando si tratta di rilevare i problemi con i sensori. "Abbiamo un ciclo di feedback che monitora i livelli di batteria e di potenza, e quel sistema impara costantemente", dice Yates. Quando viene rilevata un'anomalia, possiamo inviarla al nostro sistema di gestione degli ordini di lavoro per far sì che qualcuno dia un'occhiata". Questo dimostra perché è così importante per noi avere la capacità di visualizzare il flusso dell'acqua e vedere effettivamente cosa sta succedendo".

Risultati migliori per cittadini e ambiente

Le piogge non colpiscono solo i residenti, gli edifici e le strade - possono avere conseguenze significative sull'ambiente. Le acque piovane non trattate, che confluiscono nei sistemi fognari e nei fossati, spesso portano detriti, sedimenti, batteri e sostanze chimiche che si fanno strada nei ruscelli, nei fiumi e nei laghi vicini. A danno della qualità dell'acqua e della vita acquatica.

"La gestione delle acque piovane è un mix di pratiche ingegneristiche e non", spiega Flynn. "Si tratta di scegliere di sviluppare certe aree che non aggraveranno i problemi di qualità dell'acqua, mentre non si sviluppano altre aree che potrebbero creare o peggiorare le inondazioni a valle".

La Stormwater Division ha intenzione di replicare ciò che ha fatto con Walnut Creek in tutti i bacini idrografici di Cary. La prossima fase del progetto sarà il posizionamento di pluviometri e sensori di flusso in Swift Creek. "Sappiamo che Swift Creek racconterà una storia completamente diversa, e siamo ansiosi di vedere cosa diranno i dati", dice Flynn.

La città di Cary è orgogliosa di prendersi cura dei suoi cittadini e dell'ambiente, e ora è nelle condizioni per proteggere entrambi dai pericoli delle acque alluvionali.

"Ciò che apprezziamo di SAS Analytics for IoT è che supporta la città a prendere decisioni per il bene della comunità, mostrandone la logica", dice Flynn.

"I dati ci aiutano a convalidare il motivo per cui scegliamo di sviluppare nuovi quartieri e attività commerciali in certi luoghi evitandone altri, o perché decidiamo di acquisire proprietà in certe aree per creare corridoi per la fauna selvatica. In definitiva, SAS ci dà credibilità e, nella Pubblica Amministrazione, questo è un valore inestimabile".

Guardare al benessere delle persone

Danna Widmar, Director of the Town Manager’s Office, è responsabile della divisione Stormwater, insieme a diversi altri team dedicati ad aiutare i cittadini. Questi team usano gli analytics per esaminare, rivalutare e determinare cosa la città potrebbe fare diversamente per avere il maggiore impatto positivo. Fornisce ai cittadini informazioni affidabili in modo che possano prendere decisioni informate riguardo alle loro case, alle loro proprietà e al loro benessere.

"Certo la città non può controllare la Natura, ma faremo tutto ciò che è in nostro potere per assistere i cittadini con le circostanze che si verificano sul territorio", dice Widmar. "Le inondazioni creano incertezza, e questa incertezza è un peso che le persone avvertono. Siamo qui per alleviare questo peso".

Attraverso una combinazione di analisi dei dati, empatia e azione, il team dei Progetti Speciali lavora per capire le difficoltà che le persone sperimentano con i problemi delle inondazioni e delle acque meteoriche.

"Costruire modelli dinamici e utilizzare dispositivi IoT sul campo ci dà una maggiore certezza nel prevedere ciò che sta effettivamente per accadere, il che è importante per noi e per i cittadini di Cary", dice Widmar. "La realtà della situazione è che non c'è modo di sradicare le inondazioni - il nostro lavoro è quello di mitigare i suoi impatti. A volte questa è una cosa molto difficile, ed è essenziale capire le prospettive che i nostri cittadini portano al tavolo. Quando lavoriamo insieme, abbiamo molte più possibilità di trovare soluzioni che vadano a beneficio della comunità".

L'impatto delle inondazioni si estende oltre la pulizia e la riparazione fisica. Le inondazioni possono essere un'esperienza incredibilmente emotiva. "Se la vostra casa o la vostra proprietà vengono danneggiate da un'alluvione, ci sono tante cose da considerare", dice Widmar. "Stai affrontando le conseguenze fisiche dell'evento, così come lo stress e la tristezza per aver perso cose che erano preziose per te.

"Poiché il lavoro che facciamo è analytically-driven, siamo in grado di prendere decisioni obiettive e non emotive. Anche se sappiamo che non saremo mai in grado di impedire le inondazioni, possiamo usare i dati per migliorare la qualità della vita dei cittadini. Quando le decisioni o le azioni sono guidate dai dati e dagli analytics siamo fiduciosi di avre la situazione sotto controllo".

Un futuro più luminoso per Cary

La città condivide i dati dei suoi sensori con partner regionali, tra cui North Carolina State Emergency Management, la contea di Wake, le città di Raleigh, Apex, Morrisville e Holly Springs.

"L'inondazione delle acque meteoriche non è solo un problema di Cary o della North Carolina - è un problema mondiale", dice Raimundo Coughlin. "Ci siamo impegnati a fondo in questo progetto e la nostra città ha ora una straordinaria opportunità di condividere il lavoro fatto e i risultati conseguiti con altre città e stati, dimostrando come le comunità possono utilizzare gli analytics e l'IoT per prepararsi e rispondere meglio al fenomeno delle inondazioni".

Indipendentemente dai loro ruoli individuali, il personale della città di Cary condivide una priorità comune: la sicurezza e il benessere della comunità. "Grazie alla nostra soluzione integrata SAS e Microsoft IoT, disponiamo di dati affidabili e strumenti per interpretarli facilmente", dice Raimundo Coughlin. "Questo permette alla città di prendere le migliori decisioni possibili per quanto riguarda le inondazioni e ci aiuta a proteggere meglio i nostri cittadini. Non stiamo solo analizzando i numeri - ci stiamo preoccupando delle nostre famiglie, dei nostri amici e dei nostri vicini".