Progetto ReSeMM – Sviluppo di una rete di sensori multimodali per il monitoraggio strutturale e ambientale. Spoke 6, Sito di intervento: Scuola Archeologica Italiana di Atene, Festo

Il progetto è stato realizzato nell’ambito del bando pubblico PNRR Spoke 6, Missione 4 “Istruzione e ricerca” – componente 2 “dalla ricerca all’impresa” – linea di investimento 1.3 “Partnership estese a università, centri di ricerca e aziende per il finanziamento di progetti di ricerca di base” – programma di ricerca e innovazione “Cambiamenti – Creatività e patrimonio culturale immateriale”, finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU.

L’iniziativa ha comportato, per i siti indicati nel bando di gara e in conformità con le istruzioni del cliente e delle autorità locali responsabili della protezione, la progettazione e la fornitura di una rete di sensori multimodali e la creazione di una piattaforma software basata su cloud, integrata con un database geospaziale, in grado di gestire in remoto la rete, acquisire, memorizzare, elaborare e visualizzare i dati raccolti in tempo reale e impostare soglie di allarme.

Il progetto, coordinato dal Dipartimento di Ingegneria Civile (DICIV) dell’Università degli Studi di Salerno, con il Prof. Luigi Petti in qualità di Direttore Scientifico, ha coinvolto anche i Dipartimenti di Ingegneria Industriale (DIIN) e Scienze dei Beni Culturali (DISPAC), insieme alla start-up innovativa Modula S.r.l..  

Obiettivi

Il patrimonio architettonico e archeologico è esposto a pericoli e rischi, non solo naturali e antropici, ma anche legati ai cambiamenti climatici; a ciò si aggiungono i processi naturali di degrado generati dall’invecchiamento dei materiali e dalla variabilità delle condizioni ambientali. In un’ottica di utilizzo sostenibile delle risorse e di tutela del patrimonio, lo sviluppo di approcci metodologici che promuovano un intervento minimo e una manutenzione proattiva gioca un ruolo chiave nel processo di gestione. La proposta mira a implementare un modello e una rete di monitoraggio integrata multiscala e multilivello attraverso lo sviluppo di sistemi robusti ed espandibili che garantiscano un monitoraggio costante dello stato di salute dei beni, consentendo di caratterizzare il comportamento delle strutture, anche attraverso l’implementazione di modelli BIM per documentare il ciclo di vita delle strutture e lo sviluppo di modelli predittivi.

Sulla costa meridionale di Creta, il sito archeologico di Festo è uno dei centri più significativi della civiltà minoica. La Scuola Archeologica Italiana ad Atene (SAIA), responsabile della ricerca e della conservazione del sito, salvaguarda non solo le rovine, ma anche migliaia di reperti conservati in strutture dedicate. Garantire la conservazione a lungo termine di questi materiali significa non solo prendersi cura degli oggetti stessi, ma anche monitorare lo stato di salute strutturale degli edifici che li proteggono.

Negli ultimi anni, i progressi nelle tecnologie di monitoraggio strutturale hanno aperto nuove possibilità per la protezione del patrimonio, offrendo strumenti non invasivi in grado di monitorare continuamente il comportamento delle strutture storiche nel tempo. In questo contesto, T.P.S. S.r.l. ha implementato un sistema di monitoraggio avanzato per gli edifici di stoccaggio di Festo. L’obiettivo è chiaro: comprendere la loro risposta dinamica, rilevare possibili anomalie e supportare strategie di conservazione preventiva.

Questo progetto rappresenta un approccio moderno e interdisciplinare alla conservazione del patrimonio, che unisce ingegneria, tecnologie digitali e archeologia per trasformare gli edifici storici in strutture in grado di “comunicare” le loro condizioni in tempo reale.

Rete sensoristica

Il cuore del sistema di monitoraggio è costituito da una rete di accelerometri basati su tecnologia MEMS, dispositivi compatti ma altamente sensibili in grado di registrare anche le più piccole vibrazioni che interessano una struttura. Le vibrazioni sono un segnale diagnostico essenziale: i cambiamenti nel modo in cui un edificio oscilla possono rivelare problemi quali perdita di rigidità, danni strutturali minori o influenze ambientali che si accumulano nel tempo.

Il progetto impiega cinque accelerometri DEWESoft IOLITEi-3xMEMS, scelti per la loro robustezza, stabilità e idoneità al monitoraggio a lungo termine in ambienti archeologici. Il loro basso consumo energetico e l’elevata precisione di misurazione li rendono ideali per il funzionamento continuo.

I sensori sono installati in una configurazione lineare a catena, con una distanza massima di 50 metri tra un’unità e l’altra. Questa disposizione garantisce una comunicazione affidabile e una perfetta sincronizzazione su tutta la linea di monitoraggio.

Pianta degli edifici adibiti a magazzini nel sito archeologico di Festo, gestito dalla Scuola Archeologica Italiana di Atene

Esempio di reperti archeologici conservati nel sito di interesse

È stata prestata grande attenzione per garantire un’installazione non invasiva. A seconda dei materiali e delle esigenze di conservazione di ciascun elemento strutturale, gli accelerometri sono montati con supporti meccanici o adesivi di tipo industriale che non compromettono le superfici storiche. Una volta installati, i sensori registrano le accelerazioni lungo tre assi, fornendo informazioni continue sul comportamento dinamico degli edifici di stoccaggio.

Oltre a trasportare i dati, la connessione Ethernet fornisce anche alimentazione ai sensori attraverso un Power Injector, semplificando il layout del sistema e riducendo al minimo il numero di componenti necessari all’interno delle strutture archeologiche.

Tabella dei sensori selezionati per il monitoraggio degli edifici di stoccaggio nel sito archeologico di Festo, con indicazione dei dati misurati, delle quantità richieste e dei riferimenti dei dispositivi

Interno dei magazzini del sito archeologico di Festo, con presa elettrica e canalina per cavi utile per le procedure di installazione dei sensori

Architettura del sistema

L’architettura complessiva del sistema è stata progettata per essere affidabile, discreta e compatibile con i vincoli di un sito archeologico. Al suo centro si trova un mini-PC industriale senza ventola che riceve ed elabora i dati accelerometrici. Questo dispositivo funge da hub principale, raccogliendo le informazioni dal primo sensore della catena e trasmettendole a una piattaforma IoT esterna.

La comunicazione tra i sensori e il PC utilizza il protocollo industriale EtherCAT, uno standard di comunicazione estremamente veloce e deterministico che garantisce una latenza minima e una sincronizzazione temporale precisa, essenziali per un monitoraggio accurato delle vibrazioni.

È stato installato un sistema di cablaggio strutturato dedicato utilizzando i condotti e le canaline esistenti all’interno degli edifici di stoccaggio. Ciò riduce al minimo l’impatto visivo ed evita inutili interferenze con le strutture storiche. L’alimentazione proviene dalle prese elettriche già presenti nella struttura, garantendo la piena integrazione e mantenendo l’installazione non invasiva.

Il mini-PC si collega alla piattaforma IoT tramite un modem Wi-Fi dotato di una scheda SIM dati. Ciò consente a ricercatori e tecnici di accedere al sistema da remoto, controllare i dati sulle vibrazioni in tempo reale, scaricare cronologie temporali e verificare lo stato della rete in qualsiasi momento. L’architettura ibrida cablata-wireless dà vita a un ecosistema di monitoraggio stabile, resiliente e scalabile.

Grazie a questa infrastruttura, gli edifici di stoccaggio di Festo diventano ambienti completamente monitorati: ogni vibrazione, ogni risposta strutturale, ogni anomalia viene registrata, trasmessa e messa a disposizione degli esperti anche quando sono lontani dal sito.

Schema del sistema di monitoraggio degli edifici di deposito gestiti dalla Scuola Archeologica Italiana ad Atene, che mostra i dispositivi, gli alimentatori necessari e i protocolli di comunicazione utilizzati