Embed Size (px)
Citation preview
Paola [email protected]
IoT per i Beni Culturali:il Sistema Realizzato per la Cappella degli Scrovegni
Paola [email protected]
Impianto realizzato nel 2002(Lampade fluorescenti a ioduri metallici)
Impianto realizzato nel 2017(Lampade LED a luce biodinamica)
Potenza installata
• Impianto del 2002 = 2200 watt
• Impianto 2017 = 880 watt
Riduzione consumi energetici 60% *
* Senza considerare le riduzioni dei consumi conseguibili con la regolazione automatica degli apparecchi in funzione del contributo di luce naturale
Cappella degli ScrovegniNuovo Impianto di Illuminazione
Paola [email protected]
• Monitoraggio e controllo dell’Illuminamento e della Temperatura di Colore per regolare la luce artificiale sullabase di quella naturale ed ottimizzare la resa cromatica (Restauro Percettivo)
• Storage dei dati ambientali sia localmente che su server remoto• Creazione di Scenari Illuminotecnici differenziati per esaltare i dettagli degli affreschi di Giotto
Cappella degli ScrovegniNuova Luce al Capolavoro di Giotto Attraverso una Innovativa Soluzione IoT
Paola [email protected]
Cappella degli ScrovegniWirelesss Sensor Network
• Acquisizione continua dati di illuminamento e di temperatura di colore in N punti all’interno dellaCappella, mediante N sensori wireless
• Storage dei dati acquisiti su database locale
• Trasmissione delle informazioni acquisite in real time al sistema di controllo dell’illuminazione con possibilità di regolazione dell’intensità luminosa e della temperatura di colore in funzione della lucenaturale
• Possibilità di attivazione di scenari illuminotecniciper la visione differenziata di dettagli e scene
• Storage dei dati su database remoto accessibile da Internet con storico delle misurazioni
• Espandibilità delle funzionalità del sistema (es. datiambientali quali umidità, CO2, temperatura, presenza, agenti patogeni, ecc.) a parità di numero di sensori installati, ma aumentandone le capacità di sensing/attuazione
Paola [email protected]
• Mesh Network autoconfigurante ed autoinstallante• IPv6 Compliant• Data aggregation e data fusion• Basso consumo energetico• Gestione dei dispositivi nel Cloud
• Database e Web server locali e remoti• Interfaccia di gestione• Programmazione Over The Air• Espandibilità del numero e delle funzioni di
sensing/attuazione
Cappella degli ScrovegniArchitettura di Rete
Paola [email protected]
IEEE 802.15.4
6LoWPAN
uIPv6 RPL
HTTP/CoAP
UDP,TCP
Core Sensore• Protocollo mIPv6• Ultra low Power • Over the Air Programming (OTA)• Interfacciamento con protocolli Industriali (RS-232, RS-485, Modbus, KNX, ...)• Basso costo, dimensioni ridotte• Transceiver sub-GHz (868 MHz)
Unità di Sensing• Illuminamento• Temperatura di colore• …• Temperatura ambiente• Umidità• Qualità dell’aria• Presenza• ecc.
Cappella degli ScrovegniSensori Wireless
Paola [email protected]
• Sensori auto-connessi al server centrale su CLOUD tramite Border Router (concentratore per iltrasferimento delle informazioni trasmesselocalmente dai sensori), a sua volta collegato a retigeografiche
• Implementazione di una varietà di protocolli di comunicazione LAN/WAN (Ethernet, WiFi, GSM/3G/4G, …)
• Dispiegamento sul territorio a macchia di leopardo, per il consolidamento progressivo di un’infrastruttura complessa
Cappella degli ScrovegniBorder Router
Paola [email protected]
Funzioni di Gestione
• Software upgrade• Controllo dei Nodi• Setting del sistema
Piattaforma Cloud
• Raccolta dati e archiviazione sudatabase scalabili
• Aggregazione elaborazione dati• Analisi statistiche• Integrazione con sistemi
preesistenti• Fruizione dati attraverso GUI
semplice e personalizzabile• Accesso multipiattaforma
Cappella degli ScrovegniSistema di Gestione e Web Interface
Paola [email protected]
KNX Control Unit
Gateway KNX/DALI
Sensore 1
Radio Link Tx/Rx a 868 MHz (Standard IEEE 802.15.4)
Sensore 2
Sensore 3
Sensore 4
Sensore 5
Brightness and color temperature Sensors
BusKNX
Gateway KNXip
Local Servers and databaseBorder Node
UART interface
Remote Users
BusKNXInterfaccia
USB,RS232 oEthernet
EthernetInterface
Remot Web Server/DB and management system
LED
ControllerDALI
IP/DALIInterface
GSMInterface
Internet
LED
Cappella degli ScrovegniSoluzione IoT per il controllo del sistema di illuminazione
Paola [email protected]
- Giotto's Arena (Scrovegni) Chapel, Padua, c. 1305, Part 1 Speakers: Dr. Steven Zucker & Dr. Beth Harris. Created by BethHarris, Steven Zucker -
Smart Lightning Scenari e Dettagli
Paola [email protected]
• Basso costo e facilità di installazione✓ Monitoraggio e controllo di una molteplicità
di siti anche distanti geograficamente✓ Numerosità dei nodi variabile ✓ Requisiti di monitoraggio/controllo
eterogenei
• Integrazione di funzioni di sensing e di attuazione✓ Funzionalità integrate in un‘unico dispositivo✓ Massima efficienza✓ Costi di installazione e di esercizio ridotti
Espandibilità della Soluzione
• Sistema di Gestione✓ Visualizzazione grafica su un
modello 2D/3D navigabile✓ Visione complessiva di ciascuna
regione di sensing✓ Stato del singolo nodo✓ Allarmi
Paola [email protected]
Use CasesWireless Sensor Network for the Internet of Things
Applications
✓ Cultural Heritage✓ Early Warning System✓ Smart Cities✓ Indoor positioning✓ Lighting system✓ Industry 4.0✓ Smart Energy✓ Smart Farm✓ …
Smart Environment: Seismic&Struct. monitoring
VLC (Visual Light Communication):
Illuminate to Communicate
Border Router
Smart Farm and Food Management
Indoor Localization
Systems
Smart Energy: Efficiency
Paola [email protected]
Miglioramento della illuminazione diffusalungo tutte le pareti senza effetto controluceper il visitatore (Restauro Percettivo)
Possibilità di creare scenari illuminotecniciorientati alla visione differenziata di particolari degliaffreschi
Riduzione dei consumi elettrici perilluminazione della Cappella allo stessoregime di accensione prima e dopol'intervento (sempre acceso)
Riduzione dei consumi elettrici per illuminazione dellaCappella con attenuazione di potenza in presenza di illuminazione naturale, possibile grazie al sistemadi controllo mediante Wireless Sensor Network
Monitoraggio diffuso e continuo nel tempo dei livelli di illuminamento finalizzato alla conservazione
Possibilità di monitoraggio ambientale diffusoattraverso integrazione del sistema con sensoriambientali (temperatura ambiente, umidità, CO2, ecc.)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Anno2016 Anno2017
kW
Cappella degli ScrovegniRisultati
Paola [email protected]
Il sistema di WSN installato per il monitoraggio illuminotecnico può essere semplicemente ampliato in numerosità e funzionalità aggiungendo le unità di sensing/attuazione più disparate, non da ultime, unità inerziali per il monitoraggio sismico e strutturale
Ciò consente di fare un monitoraggio, continuo nel tempo e capillare nello spazio, e di implementare azioni correttive istantanee al variare delle condizioni ambientale con lo scopo di preservare e manutenere il Bene Culturale(es. stato di coesione e adesione degli affreschi, individuazione delle zone a rischio, prevenzione dei distacchi, agenti patogeni, ecc.)
Le unità di sensing e di controllo possono essere integratedirettamente negli apparecchi di illuminazione (es. inclusi nei LED driver) rendendo più semplice ed economica la soluzione e garantendone contemporaneamente l’interoperabilità con altri sistemi. La manutenzione è praticamente nulla poiché l’adozione di standard e soluzioni all’avanguardia riduce i disservizi e consente la loro risoluzione da remoto
Cappella degli ScrovegniConclusioni finali
Paola [email protected]
Cappella degli ScrovegniNuovo Sistema di Illuminazione
Grazie per l’attenzione
