L’idea progettuale è nata, principalmente, da due considerazioni strettamente connesse: la prima, è quella che i borghi storici italiani, per la loro vocazione culturale e di attrazione, rappresentano un patrimonio di valore inestimabile. Infatti, un’indagine del Centro Studi Turistici di Firenze e Confesercenti ha evidenziato il fatto che, nel 2017, c’è stato un aumento dei flussi turistici, soprattutto stranieri, verso i borghi storici, che hanno fatto registrare circa 92 milioni di presenze per una spesa complessiva di circa 8,2 miliardi di euro.

La seconda, è che i nostri borghi storici, in molti casi, sono oggetto di incuria e a rischio abbandono e, conseguentemente, a rischio scomparsa. Questo problema è certamente noto agli organismi preposti alla tutela e valorizzazione del nostro patrimonio culturale e nel febbraio 2018 il Ministero dei Beni e delle Attività Culturali e del Turismo ha stanziato diversi miliardi di euro per i centri storici di diverse città (es: Napoli, Pompei, Palermo, Cosenza, Urbino, Ostia Antica).

Sulla base delle considerazioni sopra esposte, è evidente la necessità di mettere in campo azioni che mirano alla tutela e messa in sicurezza dei borghi storici ai fini di una loro rigenerazione e di un loro sviluppo. Una delle azioni certamente necessaria per il raggiungimento dell’obiettivo è quella del monitoraggio, che ha lo scopo di individuare le minacce ed i rischi e, se possibile, di indicare le soluzioni per l’eliminazione delle prime e la riduzione dei secondi.

Negli ultimi anni, il problema del monitoraggio di siti particolarmente rilevanti da un punto di vista dei Beni Culturali, al fine della loro preservazione e tutela, ha interessato diverse aree urbane e centri storici di pregio, con particolare riguardo verso quei siti collocati in ambienti estremamente aggressivi o in aree a forte esposizione da rischi naturali e antropici.

Gli operatori del settore, però, sono stati chiamati a investigare sullo stato di conservazione degli edifici storici sulla scorta di riferimenti normativi e di procedure standard poco esaustive in quanto la cultura ingegneristica, per impostazione storica, è sempre stata dedicata alla costruzione del nuovo e sono sporadiche le occasioni che richiamano le attività di manutenzione o la verifica di sicurezza dell’esistente, soprattutto se legate ai rischi ambientali del territorio su cui essi si collocano.

Le procedure attivate quindi, hanno risentito della mancanza di riferimenti altamente specializzati. Inoltre, la identificazione dei coefficienti di sicurezza evidenzia anche una grande limitazione, che è quella di essere fortemente ancorati ad un preciso contesto temporale, non offrendo la possibilità di poter essere aggiornati temporalmente, magari acquisendo variabili e parametri meccanici utili al continuo aggiornamento dello stato di conservazione mediante sistemi di monitoraggio residenti aerei o terrestri.

È in questo contesto che si colloca il progetto TISMA che, attraverso tecnologie di monitoraggio intelligenti e auto-diagnosticanti che utilizzano reti di sensori “smart”, si pone l’obiettivo di mettere a punto una procedura di diagnosi remotizzata e automatizzata con la quale sarà possibile, non solo programmare interventi di manutenzione ordinari e straordinari ma, principalmente, valutare il livello di rischio, per le strutture e infrastrutture, legato a particolari scenari, per esempio, di rischio meteo-idrogeologico ed idraulico e rischio industriale e antropico.

TISMA, quindi, intende fornire un contributo alla soluzione delle problematiche sopra esposte, puntando principalmente a fornire uno strumento utile ad un monitoraggio integrato “all-time, all-weather” dei siti di interesse storico-culturale, includendo non solo la possibilità di avere una gestione automatica dello strumento proposto, ma anche per rendere disponibile una catena APP di “smart early alarm”.

Dunque, la soluzione tecnologica che si intende sviluppare e industrializzare prevede la progettazione e realizzazione di una piattaforma di monitoraggio di centri storici, effettuata mediante rilevazione in continuo di dati e con i dati provenienti dalla costellazione satellitare Copernicus, attraverso l’implementazione di una rete di sensori multi-parametrici, di strumenti modellistici, di strumenti di data-mining e data analysis (Big Data) e di un software autodiagnosticante, il cui scopo è la riduzione dei rischi, derivanti da fattori ambientali, a cui sono soggetti borghi storici ed edifici di elevato pregio artistico e culturale.

L’obiettivo generale del progetto è quello di realizzare una piattaforma integrata di monitoraggio di centri storici che possa essere un valido strumento per la riduzione dei rischi ambientali, naturali e antropici, a cui sono soggetti centri storici ed edifici di elevato pregio artistico e culturale.

Gli obiettivi specifici sono:

• Implementazione di modelli e messa a punto di una metodologia multidisciplinare per lo studio dei rischi ambientali di siti di interesse storico e culturale;
• Implementare un sistema di monitoraggio attraverso la realizzazione di una rete di sensori “smart” che contribuiscono alla costruzione di uno smart environment;
• Mettere a punto una procedura software di diagnosi remotizzata e automatizzata finalizzata alla conservazione e tutela dei borghi storici.

I risultati dell’applicazione a vantaggio delle Pubbliche Amministrazione sono molteplici: TISMA consentirà di programmare interventi di manutenzione ordinari e straordinari ma, principalmente, di valutare il livello di rischio, per le strutture e infrastrutture, e di svolgere attività di previsione.

Questa attività consente di definire gli scenari di rischio, ovvero di valutare le ripercussioni che eventi di tipo meteo-idrogeologico, sismico e rischio industriale e antropico potrebbero determinare sull’integrità della vita, dei beni, degli insediamenti e dell’ambiente.

TISMA introduce l’innovazione tecnologica agendo su fattori strutturali come la presenza di un’infrastruttura informatica e la presenza di una rete di sensori sul territorio (IoT, Big Data), combinate con indirizzi strategici per l’attivazione di politiche di e-governance e diffusione delle problematiche sociali di sicurezza fisica e cybernetica dell’area metropolitana.

L’evoluzione del modello TISMA si pone l’obiettivo della partecipazione sociale con l’evoluzione del Centro Servizi e rientra nella nuova dottrina di “prevenzione collaborativa”, con un coinvolgimento degli amministratori locali, i sindaci in primis, e dei corpi di polizia municipale delle città, affiancati da questori e prefetti. La rete dei “sensori umani” sarà costituita da operatori dotati di social-mobile, che in tempo reale potranno generare un’elevata quantità di informazioni qualitative e quantitative, diviene lo strumento di supporto operativo ai fini della gestione dell’area urbana e metropolitana aumentandone l’efficienza e l’efficacia ed in questo produce un forte impatto innovativo nella gestione del Comune. L’evoluzione del modello TISMA è un centro servizi che diviene un potenziale collettore di servizi, basati sulla skill intelligence, da offrire in altre realtà territoriali ottimizzando i servizi vendibili a livello regionale e nazionale. Il centro servizi proactive sarà alla base di un nuovo modello economico che propone servizi ai territori con una modalità di revenue percentuale sull’utilizzo dei servizi stessi in quanto rendendo sicuri ed accessibili siti di interesse storico culturale sono essi stessi servizi redditizi.

In questa ottica il centro servizi diventa un luogo dove le risorse umane qualificate, laureati in lettere, lingue, economia, scienze sociologiche e psicologiche e turistiche (reclutabili con convenzioni mirate e percorsi di specializzazione dall’università UNIPEGASO nei territori della Regione Campania e Calabria) rappresentano il forte potenziale di crescita collegato all’evoluzione del modello di centro servizi TISMA.

In sintesi la qualità del servizio e non servizi automatizzati riportano la competitività nei servizi al cittadino e soprattutto nel settore della valorizzazione del territorio e creano un volano di crescita occupazionale ed economica in un settore dove le tendenze degli ultimi anni sono state quelle di spostare i centri servizi all’estero con soluzioni dequalificate e professionalmente scadenti. Con un unico strumento e in modo autonomo, sarà possibile dotare la Pubblica Amministrazione di una piattaforma integrata di monitoraggio di centri storici, attraverso l’implementazione di una rete di sensori multi-parametrici, di strumenti modellistici, di strumenti di data-mining e data analysis (Big Data) e di un software autodiagnosticante, il cui scopo è la riduzione dei rischi, derivanti da fattori ambientali, a cui sono soggetti borghi storici ed edifici di elevato pregio artistico e culturale.

Si ritiene che uno dei punti di forza del progetto è che TISMA, nel medio termine, potrebbe rappresentare un potente motore di sviluppo di una ‘cultura del rischio ambientale’ nell’area campana.

L’iniziativa potrebbe non essere limitata alla sola salvaguardia dei centri storici: per l’elevata e complessa pericolosità sismica ed idrogeologica della Campania potrebbero, in prospettiva, trovare riferimento culturale e tecnico ulteriori valutazioni del rischio ambientale di altri elementi e sistemi strategici dell’area, in corso di realizzazione o esistenti, come:

• Le grandi dighe in terra come i piccoli invasi;
• Le infrastrutture di trasporto terrestri;
• Le infrastrutture marittime.

Le attività di monitoraggio volte alla tempestiva individuazione di criticità durante la vita utile dell’opera, ricoprono sempre di più un ruolo fondamentale nell’ingegneria. Attualmente, gli strumenti e le tecniche di monitoraggio che si impiegano devono essere in grado di misurare il più possibile in continuo ed in tempo reale, o comunque con una elevata frequenza temporale, le grandezze fisiche di interesse (deformazioni, spostamenti e velocità di spostamento, inclinazioni, tensioni, temperature, dati meteo-climatici ecc.) che di volta in volta vengono individuati come rappresentativi per l’opera in esame. L’impiego simultaneo di più sensori e differenti tecniche di misura (monitoraggio integrato) risponde perfettamente alle predette esigenze e consente allo stesso tempo sufficiente ridondanza nelle misurazioni nonché possibilità di confronto e validazione tra le stesse al fine di superare le limitazioni intrinseche di ciascuna tecnica.

Per il monitoraggio geotecnico-strutturale ed ambientale gli strumenti e le tecniche che sono utilizzati possono essere raggruppati in due grandi classi: le tecniche dirette e le tecniche indirette o da remoto. Nel primo caso c’è necessità di contatto diretto tra strumentazione di misura e oggetto misurato ed è quindi necessario installare uno o più sensori sull’oggetto di cui si vuole conoscere una specifica grandezza fisica (e le sue variazioni nel tempo). Invece, Utilizzando tecniche di monitoraggio da remoto, questa necessità viene meno e diviene possibile misurare l’andamento nel tempo delle grandezze fisiche di interesse senza alcuna necessità di contatto tra sensore e oggetto.

Tra gli strumenti per il monitoraggio diretto di uso più comune in ambito strutturale si possono ricordare i clinometri per la misura delle inclinazioni delle strutture, i trasduttori di spostamento lineari per la misura delle aperture di lesioni e fessure, le celle di pressione e gli strain gauges per la misura dello stato tensionale e delle deformazioni all’interno di elementi strutturali, nonché le centraline meteo multisensore.

(TInSAR) che da satellite (DInSAR). Tutte queste tecniche sono volte principalmente alla misura degli spostamenti e delle deformazioni dei manufatti antropici, delle strutture ed anche di scenari naturali (pendii instabili, fronti di roccia, fronti di cava, fronti di scavo).

Tra le caratteristiche sono da ricordare l’alta frequenza di acquisizione delle immagini che consentono una determinazione del campo degli spostamenti dello scenario monitorato sostanzialmente in tempo reale anche per lunghi periodi di tempo (settimane e/o mesi).

Per quanto concerne il monitoraggio da remoto, le tecniche più utilizzate in campo geotecnico risultano essere la fotogrammetria, il laser scanner terrestre e l’interferometria radar sia con sensori basati a terra Gli output che si ottengono.

Sotto forma di mappe di velocità e spostamento costantemente aggiornate, possono essere georeferenziate e quindi successivamente integrate nell’analisi strutturale e geotecnica volta all’individuazione ed allo studio dei cinematismi di collasso, nonché per un utilizzo all’interno di sistemi di allertamento rapido. Per quanto concerne il monitoraggio geotecnico e strutturale diretto, sono di particolare interesse le reti multisensori wireless (WSN), ovvero reti di sensori collegati con protocolli di comunicazione che utilizzano frequenze radio. In senso più generale le WSN possono essere quindi ricondotte a un’applicazione delle Internet of Things (IoT), ovvero una moltitudine di oggetti eterogenei che interagiscono e dialogano con l’ambiente fisico che le circonda. Le WSN sono tipicamente basate su nodi sensori a basso costo e a basso consumo energetico che riescono così ad assicurare un funzionamento indipendente per tutto il ciclo di vita del nodo. Il segnale acquisito dai vari sensori, controllati dai nodi che fungono da acquisitori e trasmettitori, viene indirizzato verso un nodo coordinatore e da questo ad una piattaforma web da cui è possibile la consultazione, l’interrogazione e lo scaricamento dei dati agli utenti abilitati.

La capacità di auto-organizzazione delle WSN fa sì che i dati acquisiti e trasmessi possano di volta in volta utilizzare percorsi differenti all’interno della rete per raggiungere il coordinatore, rendendo, di fatto, la rete scalabile, adattabile alla variabilità degli ambienti in cui sono installate, e con una elevata tolleranza ai guasti; se un singolo nodo sensore si guasta, i protocolli di trasmissione identificano un percorso alternativo per raggiungere il nodo coordinatore. I sensori che si possono impiegare nelle reti WSN sono tra i più svariati e variano in base alla grandezza fisica che risulta necessario misurare.

Quindi, altri ambiti tecnologici della RIS3 Campania trattati da TISMA sono:

• “Sensoristica ambientale”, perseguendo le traiettorie tecnologiche “Reti di sensori wireless”,
• “Sensori fisici, chimici, bio-ottici, elettromagnetici”
• “Future Internet (Internet of Things, Internet of Services, Participatory Sensing)”, perseguendo la traiettoria tecnologica “Sviluppo e Integrazione di Sistemi complessi basati sull’interazione con “oggetti intelligenti”.

I dati raccolti attraverso la rete di sensori, per loro natura diversi, dovranno essere integrati sia tra di loro che con altri dati provenienti da fonti storiche e tale integrazione avverrà mediante l’uso sia di strumenti tradizionali di data integration (per es., ETL) che, soprattutto, attraverso strumenti delle più moderne tecnologie che fanno riferimento al paradigma Big Data quali, per esempio, database NoSQL e file system distribuiti, affinché i dati possano essere analizzati attraverso nuovi algoritmi di datamining ed evoluti strumenti di data analysis.

Quindi, un altro ambito tecnologico trattato da TISMA è “Architetture e Data Mining per BIG DATA”, perseguendo la traiettoria tecnologica “Sistemi relazionali e non relazionali, file system distribuiti, NoSQL, NewSQL, sistemi Search-based, Column-oriented storage organization, Analytic Database, e processi di ETL/Data Integration, Elaborazione Analitica di varie tipologie (da HOLAP ad Associativa in-memory e in database analytics), Analisi Esplorativa e Reporting”.

Un ultimo ambito tecnologico trattato da TISMA è “Gestione della sicurezza di grandi infrastrutture e lifelines urbane e regionali”, perseguendo la traiettoria tecnologica “Sviluppo di piattaforme di gestione delle informazioni da rischi naturali ed antropici”, in quanto TISMA realizzerà un sistema Web-GIS di facile fruibilità e con caratteristiche di visualizzazione e analisi su differenti scale spazio–temporale in grado di raccogliere, archiviare e visualizzare i dati eterogenei derivanti dalle varie campagne di misura e sperimentazione in situ con l’idea di avere a disposizione un centro servizi risiedente in una server farm professionale monitorata, allo scopo di fornire agli utenti finali una base informativa ricca ed affidabile da poter interrogare con strumenti e tecniche avanzate integrate nella piattaforma; quest’ultima sarà anche utile per la divulgazione e messa a disposizione dei dati raccolti nell’ambito del progetto attraverso consultazione web o adeguata fornitura di report e documentazione.

TISMA, dunque, grazie alla sua multidisciplinarietà e alla sua capacità di integrare diverse tecnologie, risulta essere trasversale a diversi ambiti tecnologici previsti nella RIS3 Campania.

Un elemento tecnologico particolarmente rilevante all’interno del progetto è certamente il Big Data che, se è vero che esso ha l’Information Technology come starter da cui prende il via utilizzandone gli strumenti necessari (cloud computing, algoritmi di ricerca, datamining, ecc.) è anche vero che i Big Data sono utili (in alcuni casi necessari) nei mercati di business più disparati, dall’automotive all’eHealth, dalla biologia alla finanza, dalla chimica farmaceutica al gaming. Inoltre, è possibile affermare che tutti i settori in cui si effettuano analisi per il marketing sono molto interessati alla advanced analysis resa possibile dai Big Data. Ecco, quindi, che le ricerche e le sperimentazioni effettuate sui Big Data durante le attività progettuali potranno contribuire all’evoluzione di quei settori tradizionali (abbigliamento, calzaturiero, tabacco, cuoio, ecc.) per loro natura non strettamente legati al mondo dell’ICT e considerati tradizionalmente a tecnologia medio-bassa.