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Monitoraggio con sensori e rete wireless del Mastio di Matilde a Livorno

Pubblicate  sul numero di febbraio 2020 di International Journal of Architectural Heritage le risultanze del monitoraggio dinamico del Mastio di Matilde a margine del Porto Mediceo di Livorno.

La torre cilindrica erroneamente detta Mastio di Matilde (di Canossa), costruita dalla Repubblica di Pisa intorno al 1241, famosa per la sua scala elicoidale, è tra le strutture architettoniche più antiche di Livorno ma certamente nulla ha a che fare con le attività edilizie della comitissa morta più di un secolo prima nell’estate del 1115.

Un equipe di ricerca dell'Istituto di Scienza e Tecnologie dell'Informazione "A. Faedo" ISTI-CNR dell'area della ricerca di Pisa, del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell'Università degli Studi di Firenze e della Engineering Italy Solutions S.r.l. di Cosenza (Paolo Barsocchi,, Gianni Bartoli, Michele Betti,, Maria Girardi, Stefano Mammolito,Daniele Pellegrini e Giacomo Zini) ha scelto l’edificio come caso studio per testare un sistema di monitoraggio strutturale in tempo reale di murature storiche costituito da sensori microelettromeccanici collegati attraverso una rete wireless. 
Il sistema nasce qualche anno fa nell'ambito del progetto di ricerca MOSCARDO finanziato dal Regione Toscana  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.

Tra le numerose attività di conservazione del patrimonio culturale il monitoraggio strumentale degli edifici storici, associato ad appropriati modelli matematici, si segnala certamente tra quelle che negli ultimi anni vanno assumendo crescente rilevanza. Allo scopo di proteggere  i monumenti e gli edifici dagli eventi ambientali e / o antropici che possono comprometterne sicurezza e stabilità ma nel contempo anche per ridurne e ottimizzarne i costi di manutenzione. Tuttavia nonostante il crescente interesse tra i vari tipi di monitoraggio  quello dinamico non pare ancora trovare la giusta affermazione e diffusione pur rendendo disponibile  dalle misurazioni grandi quantità di dati effettive sul comportamento strutturale delle costruzioni in esame. 

L’edificio storico di per sé presenta certamente problematiche che vanno dalla sua unicità alle esigenze di conservazione, agli impatti ambientali diversi dei materiali con cui è costruito. Tra i vincoli c’è sicuramente l’esigenza di escludere sistemi di monitoraggio complessi e invasivi approntando al contrario sistemi a basso impatto imperniati quindi su un numero ridotto di sensori e di piccole dimensioni
La recente evoluzione dei sistemi microelettromeccanici e delle reti di sensori wireless consentono oggi di operare con sensori a basso costo e di piccole dimensioni garantendo un sistema di monitoraggio dinamico sostenibile e a basso costo. 

Gli autori discutono e descrivono in maniera esauriente nell’articolo l'architettura della rete di sensori wireless e la procedura automatizzata proposta per l'elaborazione continua dei segnali registrati cercando di formulare risposte ai tanti problemi ancora sul tappeto dalla sensibilità dei dispositivi di misurazione all'ottimizzazione del numero e del posizionamento dei sensori, all'efficienza energetica della rete e allo sviluppo di algoritmi per l'analisi dei dati in tempo reale.  

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