ELEDIA

Dr. ANSELMI won the YOUNG SCIENTIST Award @ ACES-2018
The ELEDIA Research Center is pleased to announce that Dr. Nicola ANSELMI has been awarded the "YOUNG SCIENTIST AWARD" at…
Prof. Oliveri named Associate Editor of IEEE JMMCT
The ELEDIA Research Center is pleased to announce that Prof. Giacomo Oliveri has been named Associate Editor of the IEEE Journal…
R. J. Mailloux has joined ELEDIA
The ELEDIA Research Center is pleased to announce that Dr. R. J. Mailloux is member of the ELEDIA Research Staff.…

 

 

Logo MART WSN Eledialab

 

Il sistema di monitoraggio delle opere d’arte in ambito museale sviluppato dal gruppo ELEDIALAB per il Museo di arte moderna e contemporanea di Trento e Rovereto (ed attualemente impiegato come sistema di sicurezza per la mostra Impressionisti e post-impressionisti. Capolavori dall’Israel Museum di Gerusalemme) è basato su una architettura di tipo Wireless Sensors Network (WSN) e sull’utilizzo di giroscopi mems.

 

I sistemi di sorveglianza in ambiente museale sono fondamentali per garantire la sicurezza delle opere esposte e devono essere in grado di soddisfare i requisisti identificati dai curatori responsabili di tale opere. Spesso è richiesto il monitoraggio di ogni singola opera, sia per evitare il distacco della stessa sia per evitare che venga toccata (antistacco e antitocco), il tutto deve essere naturalmente invisibile al visitatore per non compromettere la qualità dell’esposizione. I sistemi fino ad ora utilizzati sono costituiti da sensori cablati nelle sale d’esposizione, essi hanno un costo molto elevato e richiedono la re-infrastrutturazione delle sale ad ogni nuova esposizione.
I recenti progressi nel campo delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT) hanno consentito lo sviluppo di nodi sensoriali autonomi, connessi tra loro in modalità wireless, a basso costo e di ridotte dimensioni utilizzabili per il monitoraggio distribuito di aree locali o geografiche. 
L’interconnessione di questi dispositivi per mezzo di tecnologie radio, unitamente allo sviluppo di un’architettura protocollare che consenta la cooperazione tra le diverse entità, hanno permesso un incremento esponenziale delle capacità dei singoli elementi ed ha aperto la strada ad una ampia gamma di applicazioni. Per questo, oltre al contesto militare, le Wireless Sensors Network (WSN) sono state fino ad ora utilizzate anche in ambito domotico, industriale, per il controllo del traffico e per il monitoraggio ambientale.
Una rete radio di sensori, o WSN è infatti un sistema integrato e complesso che nasce dalla “cooperazione” tra diversi componenti elementari, detti nodi sensore (Figura 1) ciascuno dei quali è un vero e proprio sistema embedded, ovvero un dispositivo elettronico in grado di svolgere in modo autonomo un certo insieme di operazioni più o meno complesse, di interagire con l’ambiente circostante e cooperare con altri nodi mediante opportune interfacce di comunicazione.

Tmote Sky
Nodo Wsn Eledialab

Figura 1:esempi di nodi WSN.

Nel dettaglio, il sistema realizzato è costituito da 52 nodi WSN posizionati ciascuno su un’ opera da monitorare (vedi Figura 2b): le ridotte dimensioni dell’involucro plastico permettono il posizionamento del dispositivi sul retro dell’intelaiatura delle tele rendendolo così solidale con l’opera stessa ed invisibile al visitatore. Ognuno di questi nodi è dotato di un sensore accelerometrico a tre assi per rilevare spostamenti e vibrazioni dell’opera d’arte rispetto alla posizione iniziale. Le informazioni raccolte dai nodi sensore (eventuali spostamenti sui 3 assi, la tensione delle batterie di ciascun nodo, il livello di segnale ricevuto da ciascun nodo) vengono inviate ad un nodo gateway (vedi Figura 2a) preposto alla loro raccolta il quale effettua una pre-elaborazione dei dati e gestisce l’invio al database degli eventi e l'interfacciamento con il videoserver di sorveglianza. Questo nodo è inoltre collegato ad un server per la gestione dell’intera rete di sensori; in particolare il livello di carica delle batterie di ciascun nodo ed informazioni sull’allarme in corso (ID nodo che ha rilevato l’allarme, entità e direzione dello spostamento). Trattandosi di un sistema di sicurezza, sono stati previsti 3 nodi gateway (del tutto equivalenti) per garantire una sufficiente ridondanza nel sistema di raccolta degli allarmi.
Nella fase di sviluppo particolare attenzione è stata posta nella scelta dei componenti hardware e nella programmazione del software on-board dei dispositivi al fine di minimizzare il consumo energetico e massimizzare il tempo di vita del sistema (attualmente circa 4-6 mesi) garantendo al contempo una ridotta manutenzione da parte dell’utente finale (operazione che in questo scenario risulta spesso problematica in quanto deve essere svolta in orario di chiusura della mostra e con l’aiuto dei restauratori).

Rete sorveglianza MART ELEDIALAB

(a)

Nodi WSN ELEDIALAB

(b)

Figura 2: in (a) lo schema a blocchi della rete di monitoraggio ed in (b) il dettaglio dei nodi sensore sviluppati.

Il sistema sviluppato è attualmente impiegato per il monitoraggio delle opere esposte alla mostra dal titolo Impressionisti e post-impressionisti. Capolavori dall’Israel Museum di Gerusalemme; l'esposizione comprende capolavori di Camille Pissarro, Edgar Degas, Pierre-Auguste Renoir, Claude Monet e l’americano Childe Hassam, e post-impressionisti come Paul Cézanne, Vincent van Gogh, Paul Gauguin, Henri-Edmond Cross, e ancora Edouard Vuillard, insieme a splendidi esempi di scultura di Auguste Rodin, Edgar Degas e Aristide Maillol. Nella Figura 3 sono visibili alcuni dettagli dell'installazione presso le sale del museo.

 

Installazione su opera 1 (MART WSN)
Installazione su Opera 2 (MART WSN)
Installazion su Opera 3 (MART WSN)
Installazione su Opera 4 (MART WSN)

Figura 3: alcuni dettagli dell'installazione di test presso le sale espositive del MART.

A livello utente (ovvero il personale di vigilanza) è stata realizzata dal personale tecnico MART una mappa interattiva che costituisce il front-end del sistema WSN e sulla quale viene visualizzato lo stato di ogni opera, il livello di carica dei dispositivi e viene segnalata l’eventuale presenza di allarmi (sia in modo visivo che sonoro). L’interfacciamento con il videoserver permette infine di attivare automaticamente e real-time le videocamere della zona nella quale sono presenti gli allarmi permettendo così una rapida verifica della reale situazione da parte dell’operatore.

In conclusione, per la messa in opera del sistema non è richiesta alcun tipo di infrastruttura (i nodi sono alimentati attraverso comuni batterie) e l’installazione avviene semplicemente applicando il nodo sensore all’opera da monitorare. Grazie all’elevata riconfigurabilità, scalabilità e versatilità di tali dispositivi, i costi ed i tempi di messa in opera dell’intero sistema di sorveglianza vengono drasticamente ridotti fornendo al contempo un sistema completo e modulare. Infine, questo sistema potrà essere ulteriormente sviluppato sia riducendo le dimensioni fisiche dei dispositivi, sia integrando su ogni nodo nuovi moduli (sensori anti avvicinamento, sensore di temperatura e umidità, contatto antistacco,attuatori, cicalini, ecc...).