Progetto ReSeMM – Sviluppo di una rete sensoristica multimodale finalizzata al monitoraggio strutturale e ambientale. Spoke 6, Sito di intervento Musei Reali di Torino
Il progetto si è svolto nell’ambito del bando pubblico PNRR Spoke 6, Missione 4 “Istruzione e Ricerca” – componente 2 “dalla ricerca all’impresa” – linea di investimento 1.3 “Partenariati estesi alle università, ai centri di ricerca, alle aziende per il finanziamento di progetti di ricerca di base” – programma di ricerca e innovazione “Changes – Creativity and Intangible Cultural Heritage”, finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU.
L’iniziativa ha previsto, per i siti indicati dal bando e nel rispetto delle indicazioni del committente e degli enti territoriali preposti per la tutela, la progettazione e la fornitura di una rete sensoristica multimodale e la realizzazione di una piattaforma software in cloud, integrata con una banca dati geospaziale, in grado di gestire da remoto la rete, acquisire, conservare, processare e visualizzare in real-time i dati raccolti ed impostare soglie di allarme.
Al progetto, coordinato daI Dipartimento di Ingegneria Civile (DICIV) dell’Università degli Studi di Salerno, avente come Responsabile Scientifico il Prof. Luigi Petti, hanno partecipato anche i Dipartimenti di Ingegneria Industriale (DIIN) e Scienze dei Beni Culturali (DISPAC), unitamente alla Start-up innovativa Modula S.r.l..
Obiettivi
I patrimoni architettonico e archeologico sono esposti a pericoli e rischi, non solo naturali e antropici, ma anche al cambiamento climatico; a ciò si aggiungono i processi naturali di degrado generati dall’invecchiamento dei materiali ed alla variabilità delle condizioni ambientali. In un’ottica di uso sostenibile delle risorse e di tutela del patrimonio, lo sviluppo di approcci metodologici che promuovano il minimo intervento e la manutenzione proattiva assumono un ruolo cardine in un processo gestionale. La proposta mira ad implementare un modello ed una rete integrata di monitoraggio multi-scala e multi-livello, attraverso lo sviluppo di sistemi robusti ed espandibili che garantiscono un controllo costante dello stato di salute dei beni, consentendo di caratterizzare il comportamento dei manufatti, anche implementando modelli BIM al fine di documentare il ciclo di vita delle strutture e lo sviluppo di modelli previsionali.
I Musei Reali di Torino rappresentano uno dei sistemi culturali più estesi e complessi d’Italia, un organismo storico che raccoglie secoli di potere, arte e architettura e che necessita oggi di strumenti innovativi per garantirne la conservazione e una gestione sostenibile. Il loro sviluppo nel cuore della città, attraverso edifici come Palazzo Reale, Cappella della Sindone, Galleria Sabauda, Armeria Reale, Biblioteca Reale e i Giardini Reali, comporta la presenza di ambienti molto diversi tra loro per materiali, esposizione, caratteristiche climatiche e sensibilità ai fattori di rischio. La ricchezza collezionistica, che va dalle pitture ai documenti, dalle strutture architettoniche alle decorazioni lignee e marmoree, impone un monitoraggio costante e scientifico che consenta di conoscere e controllare le condizioni microclimatiche e ambientali, così da evitare deterioramenti progressivi e predisporre interventi di restauro consapevoli. Il progetto descritto nel documento nasce esattamente con questa funzione: definire un sistema integrato che permetta di leggere, comprendere e interpretare in modo continuo ciò che accade all’interno degli ambienti storici, durante e dopo gli interventi di conservazione, con un’attenzione particolare verso due aree chiave — l’Appartamento del Re, oggi in restauro, e il cortile interno con fontane e statue marmoree — scelte perché rappresentano sia punti critici per la tutela sia luoghi destinati a una futura fruizione pubblica.
Appartamento del Re ai Musei Reali di Torino (TO)
Rete sensoristica
La rete sensoristica sviluppata si basa su una fotografia precisa delle esigenze dei singoli ambienti. Nell’Appartamento del Re, noto anche come “Camera della Biblioteca”, è necessario rilevare parametri termoigrometrici con grande dettaglio, distribuendo i sensori su più quote per registrare eventuali stratificazioni dell’aria e differenze tra pareti, finestre, zone illuminate e aree più ombreggiate. Lì si trovano materiali estremamente sensibili, come tele, boiserie, pavimenti lignei, cornici e strutture decorative per le quali l’umidità relativa, la temperatura, la luce e la qualità dell’aria hanno un impatto diretto e spesso invisibile ma significativo sulla conservazione. Il cortile interno, invece, richiede una lettura parallela ma adattata all’esterno: la presenza di marmo, manufatti lapidei, fontane e superfici esposte alle condizioni atmosferiche impone un controllo costante dell’illuminazione, dell’umidità e soprattutto degli inquinanti e delle variazioni climatiche che possono incidere sul degrado dei materiali. Per questo motivo, il sistema integra diversi dispositivi, ciascuno con un ruolo specifico nella raccolta dei dati. I sensori di temperatura e umidità LoRaWAN vengono installati in numero elevato per coprire più ambienti e più punti, privilegiando una distribuzione che consenta di identificare differenze locali e gradienti verticali.
A questi si aggiunge un sensore di luce dedicato alla misurazione dei livelli di illuminamento, fondamentale per comprendere l’esposizione reale delle opere all’interno degli ambienti restaurati o del cortile. C’è poi un sensore contapersone che, una volta riaperti gli spazi al pubblico, permetterà di correlare l’impatto della presenza dei visitatori con l’andamento termoigrometrico e con la qualità dell’aria, offrendo una base conoscitiva per calibrare gli ingressi, regolare la ventilazione o prevedere interventi correttivi. Un ruolo importante è svolto anche dal sensore multigas indoor, capace di rilevare un ampio spettro di inquinanti — dai VOC ai gas corrosivi come NO₂, SO₂, O₃, oltre a composti come formaldeide, idrogeno solforato o etanolo — che possono influire in modo diretto sia sul comfort degli ambienti sia sullo stato conservativo dei materiali.
A completare il quadro c’è un sensore ambientale integrato per CO₂, TVOC e formaldeide che opera come strumento aggiuntivo per definire la qualità dell’aria e contribuire alla costruzione di un profilo preciso delle condizioni interne. La selezione dei dispositivi non è stata casuale: la logica è quella di avere una rete capillare, tecnicamente solida e allo stesso tempo discretamente integrabile in un contesto storico, con apparecchi compatti, autonomi e dotati di comunicazione wireless. Tutti i sensori comunicano infatti tramite tecnologia LoRaWAN con due gateway dedicati, posizionati per garantire copertura completa e ridurre il rischio di perdite nei dati. Questa architettura consente ai dispositivi di trasmettere in tempo reale parametri ambientali e microclimatici senza la necessità di cablaggi invasivi, rendendo l’intero sistema compatibile con gli spazi vincolati dei Musei Reali.
Tabella dei sensori selezionati per il monitoraggio dei Musei Reali di Torino (TO), con indicazione dei dati rilevati, delle quantità necessarie e dei riferimenti dei dispositivi
Riferimenti tecnici e quantità dei gateway LoRa impiegati nel sistema di monitoraggio
Architettura del sistema
L’architettura di sistema è progettata per combinare affidabilità, autonomia energetica e minimo impatto sugli ambienti. La quasi totalità dei sensori — quelli dedicati a temperatura, umidità, luce, TVOC, CO₂, formaldeide e contapersone — funziona infatti a batteria, caratteristica essenziale in un sito museale dove l’installazione di cavi o dispositivi ingombranti potrebbe risultare invasiva o rischiosa per le superfici decorative. La scelta di favorire dispositivi autonomi permette anche di collocarli nei punti più strategici, incluse zone difficilmente raggiungibili o esposte a fluttuazioni microclimatiche. Diverso è il caso del sensore multigas indoor, che per la sua natura avanzata richiede un sistema di alimentazione portatile e viene installato su un carrello mobile: una soluzione che consente di spostarlo tra le diverse aree dell’Appartamento del Re o del cortile, eseguendo campagne di misurazione mirate e confronti tra ambienti con caratteristiche diverse.
Questo sensore è collegato a un modulo di acquisizione con LoRa integrato tramite protocollo UART, assicurando una comunicazione stabile e una trasmissione agevole dei dati ai gateway LoRaWAN. I due gateway, alimentati tramite rete elettrica, raccolgono i dati dei sensori, li aggregano e li trasmettono alla piattaforma IoT esterna, dove vengono elaborati, archiviati e resi disponibili per analisi di lungo periodo. L’intero impianto riesce così a operare in modo costante, discreto e affidabile, senza modificare l’aspetto degli ambienti e garantendo continuità anche in condizioni operative complesse. L’autonomia energetica dei sensori consente un funzionamento prolungato senza manutenzione frequente, mentre il carrello mobile dedicato al sensore multigas offre flessibilità per studi puntuali o campagne di rilevamento su richiesta dei restauratori o dei tecnici del museo. Grazie a questa architettura distribuita, i Musei Reali possono disporre di un quadro completo delle condizioni ambientali e della qualità dell’aria, monitorare la risposta dei materiali in fase di restauro e prepararsi al meglio alla riapertura degli ambienti al pubblico.
Schema del sistema di monitoraggio dei Musei Reali di Torino (TO) con rappresentazione dei dispositivi, delle alimentazioni richieste e dei protocolli di comunicazione impiegati