Il PROGETTO MOSCARDO
Nasce dall’idea di sviluppare un sistema per il monitoraggio di edifici storici e monumentali che integri competenze e tecnologie del settore ICT, dalle reti di sensori wireless al trattamento ed elaborazione di segnali provenienti dai sensori e immagini catturate da droni, con competenze e metodologie della scienza e della tecnica delle costruzioni e della meccanica computazionale per l’analisi modale operativa e l’analisi strutturale.
Notevole, dal punto di vista dell’innovazione, sarà la realizzazione del sistema per la rilevazione delle sollecitazioni strutturali e parametri ambientali caratterizzato da costi limitati, elevata risoluzione, limitato consumo energetico, limitato impatto visivo, permettendo un monitoraggio prolungato, continuo e capillare dei fenomeni osservati. Anche le modalità di acquisizione e trasmissione dei dati, in particolare la sincronizzazione temporale di informazioni acquisite in diversi punti della costruzione indagata, costituiranno un altro importante risultato.
I parametri per il monitoraggio strutturale saranno fissati con l’aiuto del codice di calcolo NOSA-ITACA e di altri codici di calcolo open-source (quali MADY e CODE-ASTER) per i quali il progetto prevede lo studio ed implementazione di nuovi modelli per l’analisi modale di costruzioni in muratura. Tali codici modellano la muratura come un materiale elastico non lineare incapace di resistere a sforzi di trazione, tenendo conto degli effetti della fessurazione sul comportamento statico e dinamico di edifici antichi. Utilizzando i dati provenienti dalla rete di monitoraggio, i codici permetteranno la modellazione numerica dei monumenti, al fine di definire le soglie di allarme strutturale, di valutare l’efficacia di eventuali operazioni di consolidamento (quando necessario) e di ottimizzare il posizionamento e il numero di sensori.
Fondamentale l’apporto innovativo del drone che, dotato di telecamere, potrà essere utilizzato anche per ispezioni speciali in zone altrimenti difficilmente raggiungibili. I dati acquisiti da questo apparato saranno correlati a quelli provenienti dalla rete di sensing “terrestre”, permettendo, mediante tecniche di realtà aumentata, ricostruzioni 3D e ambienti immersivi, di visualizzare informazioni complesse sulle inquadrature fornite e semplificare le operazioni di monitoraggio e intervento da parte dell’utente finale. Il drone utilizzato è stato realizzato presso l’area della Ricerca CNR di Pisa.
Il progetto prevede inoltre un Centro di Controllo del Monitoraggio (CCM) con architettura cloud che metterà a disposizione servizi per lo storage, l’elaborazione, l’interpretazione e la fruizione dei dati provenienti dalle WSN e dal drone. Tale architettura faciliterà la condivisione di informazioni e permetterà la memorizzazione di serie storiche di dati impiegabili, in ogni momento, per vigilare in modo permanente sulla struttura esaminata, mettere a punto previsioni complesse e consentire alle amministrazioni competenti di programmare le opportune misure di salvaguardia ed intervenire tempestivamente in caso di necessità.
La disponibilità di tecnologie basate su sensori wireless e droni, da applicare su costruzioni murarie, potrà fornire un insieme di informazioni dalla cui analisi sarà possibile avere un notevole impatto nel settore della conservazione e protezione del patrimonio monumentale regionale e nazionale. Il loro impiego potrà migliorare la conoscenza del comportamento statico e dinamico di edifici storici e permettere di valutare il loro stato di conservazione e pianificare interventi di manutenzione.
In sintesi, obiettivo del progetto MOSCARDO è la definizione e realizzazione di un innovativo sistema per il monitoraggio strutturale (SHM – Structural Health Monitoring) che permetta di:
- verificare in qualsiasi momento e da qualunque luogo lo stato di salute delle strutture monitorate e rilevare la presenza di eventuali danni e l’insorgere di situazioni critiche che possano compromettere la stabilità della costruzione e il suo uso abituale;
- disporre di serie storiche di dati impiegabili, in ogni momento, per vigilare in modo permanente sulla struttura esaminata, mettere a punto previsioni complesse ed intervenire tempestivamente in caso di necessità;
- ottenere una conoscenza approfondita ed organica della costruzione storica, dalla quale potrà discendere lo sviluppo di nuovi modelli matematici e metodi numerici per la simulazione del comportamento meccanico di strutture murarie, che tengano conto non solo della incapacità della muratura di resistere a sforzi di trazione, ma anche della dipendenza del suo comportamento dalle condizioni ambientali e dalle presenza di zone danneggiate;
- ridurre i costi di gestione ed i rischi per la sicurezza, dovuti sia a fattori ambientali (come calamità naturali ed eventi atmosferici estremi) che da attività antropiche (come vibrazioni dovute a traffico veicolare e pedonale), per gli organismi di tutela o i gestori del bene che potranno utilizzare il sistema come supporto alle loro attività istituzionali di manutenzione e salvaguardia della struttura;
- visualizzare, mediante tecniche di realtà aumentata, ricostruzioni 3D e ambienti immersivi, informazioni complesse sulle inquadrature fornite dal drone e semplificare le operazioni di monitoraggio e intervento da parte dell’utente finale;
- verificare da remoto il funzionamento di ogni componente della rete di rilevamento ed effettuare settaggi e modifiche di parametri di configurazione dei dispositivi, oltre che effettuare una serie di controlli diagnostici;
- condividere con altri utenti e fruire in tempo reale delle informazioni elaborate dal sistema attraverso nuovi e consolidati canali ed interfacce