Smart Ca’ Tron. Intelligent, Learning and Teaching Building

Smart Ca’ Tron Intelligent, Learning and Teaching Building Definizione di un scenario operativo nella prospettiva dello sviluppo del progetto Smart Ca’ Tron

Questo documento illustra un possibile scenario operativo nella prospettiva dello sviluppo del progetto Smart Ca’ Tron.

Il progetto Smart Ca’ Tron è un iniziativa comune ideata e promossa dal partenariato tra Università Iuav di Venezia, Vitrociset, Beckhoff e Unisky start-up innovativa.

Versione 2 - 27/01/2015. Documento provvisorio redatto dal gruppo di lavoro Iuav - Unisky 1

2

Sommario Premessa ....................................................................................................................................................... 5 Verso Smart Ca’ Tron ............................................................................................................................................................................. 5 Verso una rete di Smart Historical Buildings ............................................................................................................................... 7 Il Framework di Smart Ca’ Tron ........................................................................................................................................................ 8 1 Un manufatto intelligente ......................................................................................................................... 9 1.1 -­‐ Struttura ........................................................................................................................................................................................... 9 1.2 -­‐ Security .......................................................................................................................................................................................... 10 1.3 -­‐ Gestione emergenze ................................................................................................................................................................. 10 1.4 -­‐ Comfort .......................................................................................................................................................................................... 10 Attori coinvolti ...................................................................................................................................................................................... 11 Elementi conoscitivi disponibili e riferimenti ......................................................................................................................... 11 2 La comunità e le sue attività ................................................................................................................... 16 2.1 -­‐ Offerta didattica .......................................................................................................................................................................... 16 2.2 -­‐ Attività di ricerca ....................................................................................................................................................................... 17 2.3 – Eventi, workshop e seminari scientifici .......................................................................................................................... 17 2.4 – Ca’ Tron per la città / attività extrauniversitaria ........................................................................................................ 17 Attori coinvolti tra domanda e offerta ........................................................................................................................................ 18 Elementi conoscitivi disponibili o da acquisire ...................................................................................................................... 18 3 Un contesto interattivo ........................................................................................................................... 19 3.1 -­‐ Acqua ............................................................................................................................................................................................... 19 Traffico acqueo ...................................................................................................................................................................................... 19 La mobilità ............................................................................................................................................................................................... 20 La marea e l’elemento acqua ........................................................................................................................................................... 20 3.2 -­‐ Terra ................................................................................................................................................................................................ 20 Fondazioni e staticità .......................................................................................................................................................................... 20 Gli accessi ................................................................................................................................................................................................. 20 Il cortile interno ..................................................................................................................................................................................... 20 3.3 -­‐ Aria ................................................................................................................................................................................................... 22 3.4 -­‐ Città .................................................................................................................................................................................................. 22 Attori coinvolti ...................................................................................................................................................................................... 22 4 La comunicazione verso la smart community .......................................................................................... 23 La comunicazione on-­‐demand / push .......................................................................................................................................... 23 La comunicazione multimediale .................................................................................................................................................... 23 4.1 -­‐ Accesso on-­‐demand / push per i building users ............................................................................................................. 23 I building users ....................................................................................................................................................................................... 24 Database per ricerca, formazione, manutenzione ................................................................................................................. 24 4.2 -­‐ Accesso on-­‐demand / push da parte dei city users ....................................................................................................... 24 I city users ................................................................................................................................................................................................ 24 Opendata .................................................................................................................................................................................................. 24 Nodo federato ......................................................................................................................................................................................... 24 Il tweet di Smart Ca’ Tron ................................................................................................................................................................. 24 4.3 -­‐ Comunicazione multimediale verso i building users .................................................................................................. 25 Superficie mediatiche .......................................................................................................................................................................... 25 4.4 -­‐ Comunicazione multimediale verso i city users ............................................................................................................ 26 Spatial augmented reality (project mapping) ......................................................................................................................... 26

3

4

Premessa La definizione di "Smart Building" è di per sé non ben delineata dalla letteratura nazionale ed internazionale, e tantomeno è ben chiaro quando e come un edificio possa definirsi "smart." La letteratura di settore accosta il concetto di “Smart Building” a tre aspetti principali, quali: • Edificio verde, ovvero utilizzo di materiali a basso impatto ambientale e impiego di sistemi innovativi per la gestione sostenibile degli impatti e dei consumi energetici; • Edificio attivo, caratterizzato da capacità di autoproduzione e consumo di energia proveniente da fonti rinnovabili; • Edificio intelligente, basato sull’impiego di tecnologie di Building Automation 1 per le funzioni di measuring, metering e management di consumi, finalizzato all’abbattimento degli sprechi e alla garanzia di condizioni di comfort per gli utenti.

Dall’analisi di casi studio emerge che ad oggi gli aspetti più consolidati nell’ottica di Smart Building riguardano le tematiche dell’energia e delle emissioni.

Ma se si considera un edificio come elemento che interagisce con i suoi occupanti ed il contesto nel quale si colloca emerge una complessità di fondo che non si limita all’analisi ed alla gestione ottimizzata dei soli aspetti energetici. Sicurezza, accessibilità, comunicazione, sono solo alcuni degli altri temi sui quali è possibile agire.

Pensando in quest’otticam, a Ca’ Tron – edificio storico, sul Canal Grande e sede universitaria dell’Università Iuav di Venezia, – l’insieme delle tematiche a cui l’edificio smart deve dare risposta si amplia ancor di più prospettando soluzioni suggestive ed uniche.

Questo documento intende quindi contribuire alla definizione di un insieme di suggestioni e al complesso delle funzioni che Smart Ca’ Tron dovrebbe o vorrebbe svolgere. Sulla base di questa analisi preliminare, il gruppo di lavoro del partenariato tra Ateneo, start-up e imprese (Iuav, Unisky, Vitrociset e Beckhoff) lavorerà all’analisi delle soluzioni tecnologiche oggi disponibili nell’esperienza di funzionamento di Smart Building e di conseguenza sviluppare il progetto esecutivo per l’implementazione di Smart Ca’ Tron.

Verso Smart Ca’ Tron Il concetto si fa ancora più delicato ed ambizioso quando, come nel caso in esame, si introducono ulteriori peculiarità. Ca’ Tron2, l’oggetto di studio prescelto, non è un edificio di nuova costruzione, bensì un palazzo storico, che sia per la sua collocazione sul Canal Grande, e sia per il suo valore storico, architettonico e culturale impareggiabile, rappresenta un esempio unico di Smart Historical Building.

Oltretutto questa unicità è rafforzata dal suo essere edificio dedicato all’educazione universitaria poiché sede di uno dei più prestigiosi atenei europei come l’Università Iuav di Venezia e quindi fortemente caratterizzato dalla componente social.

Smart Ca’ Tron ha l’obiettivo di trasformare un edificio storico in un esempio di edificio intelligente che si caratterizza principalmente per doti di adattabilità agli stimoli contestuali e comunicazione: l’integrazione di diversi sistemi tecnologici lo abilitano alle funzioni di Sensing, Action e Communication, facilitando e rivoluzionando il processo di gestione ottimizzata dei diversi servizi ed attività. Le tecnologie ICT conferiscono all’edificio la capacità di leggere dinamicamente le necessità legate alle diverse attività in atto, e di conseguenza adattare ed ottimizzare le proprie caratteristiche (capienza, comfort , consumi, …).

1

Building Automation insieme delle tecnologie e dei sistemi abilitanti alla gestione ottimizzata dell’edificio, al fine di raggiungere, in modo sostenibile, le condizione abitative ottimali per gli occupanti dell’edificio.

2 Ca’ Tron è un palazzo storico che si affaccia sul Canal Grande ed è dotato di un piccolo giardino all’italiana. L’edificio, le cui origini datano probabilmente al periodo gotico, si fa risalire nell’insieme alla fine del XVI secolo e conobbe il suo maggior splendore con il procuratore Andrea Tron, diplomatico e ambasciatore di gran fama, candidato al dogado, al quale si debbono le due ali aggiunte.

5

Altro aspetto peculiare riguarda la particolare destinazione d’uso di Ca’ Tron: la sua capacità di lettura ed analisi del proprio stato e le capacità comunicative lo rendono un esempio unico nel suo genere di “edificio intelligente didattico”. Una fonte di informazioni continue che descrivono come l’edificio risponde a stimoli e vincoli prodotti dalle interazioni con l’ambiente e con i suoi occupanti, così da assumere la funzione di Smart&Interactive Lab, insegnando anche ad acquisire competenze nel settore degli Smart Buildings.

Salone centrale di Ca’ Tron, piano nobile.

Facciata di Ca’ Tron sul Cana Grande

6

Verso una rete di Smart Historical Buildings Non va dimenticato che questo progetto di Smart Ca’ Tron ha l’obiettivo di essere il primo di una serie di Smart Historical Buildings fino a definire un vero e proprio network di edifici federati tra loro all’interno del tessuto storico urbano di Venezia. Un nuovo modello di approccio alla gestione smart dei centri storici, che rappresentano la peculiarità e allo stesso tempo la quotidianità del continente europeo.

Ipotesi di Smart Ca’ Tron all’interno di un network di Smart Historic Buildings

7

Il Framework di Smart Ca’ Tron Nel definire questo scenario, da utilizzare come base per la progettazione di "Smart Ca’ Tron", il presente documento identifica e analizza in via preliminare 4 assi di lavoro: 1

Un manufatto intelligente;

2

Una comunità e le sue attività;

3

Un contesto interattivo;

4

La comunicazione verso la smart community.

Questi quattro assi possono essere visti come 4 possibili differenti “work packages“ dai quali iniziare per giungere ad un unico progetto complessivo: Smart Ca’ Tron.

Un progetto che in questa fase si configura come la definizione di uno scenario operativo sul quale successivamente sviluppare il progetto Smart Ca’ Tron. Si tratta quindi di una fase preliminare legata alle esigenze e le suggestioni di Smart Ca’ Tron.

In questa fase non si prevedono indicazioni di soluzioni tecnologiche che saranno affrontate e risolte nel gruppo di lavoro del partenariato Iuav, Vitrociset, Beckhoff, Unisky.

8

11 Un manufatto intelligente Con la locuzione “manufatto” ci si riferisce all’edificio nelle sue caratteristiche strutturali, funzionali ed artistico-culturali, che declinate in un’ottica di Smart Building, si traducono nella capacità di lettura dei fenomeni in atto, siano essi di matrice ambientale o antropica, e in quella di gestione delle informazioni che contribuiscono a definire il livello adattivo del sistema edificio-ambiente-utente, in un’ottica di adattabilità ed ottimizzazione.

Lo stato di continua interazione, anche in condizioni di normale esercizio, può produrre in un orizzonte temporale di medio-lungo termine, degli stati di degrado e di danneggiamento strutturale che possono facilmente compromettere il comfort per gli occupanti la struttura e, al limite, la sicurezza dello stesso, producendo delle ingenti esternalità economiche.

Considerando gli aspetti prettamente funzionali dell’edificio è possibile riscontrare livelli di comfort e servizi non rispondenti alle esigenze degli utenti sia in termini di disponibilità degli spazi legati ad esempio a variazione dei tassi di occupazione dell’edificio o in termini di benessere climatico all’interno dei locali o ancora inefficienza energetica.

Analizzando inoltre gli aspetti peculiari di un edificio storico come Ca’ Tron, che si caratterizza per raro pregio architettonico, è doveroso considerare sia quelli legati alla tutela del patrimonio culturale ed artistico, al restauro sia quelli legati alla capacità di divulgazione dei suoi contenuti artistici secondo modalità innovative.

Gli elementi che fanno riferimento all’asse manufatto, e che saranno descritti in questo capitolo sono: 1.1 - Struttura 1.2 - Security 1.3 - Gestione emergenze 1.4 - Comfort ambientale

1.1 - Struttura Lo Structural Health Monitoring - SHM è una fase primaria per la creazione di un Building Model, finalizzato a descrivere il comportamento dell’edificio sotto l’aspetto strutturale, leggere e descrivere gli effetti delle interazioni possibili dei diversi fattori e i differenti percorsi evolutivi dei fenomeni in atto. Gli aspetti peculiari da prendere in considerazione in un progetto di monitoraggio intelligente della struttura comprendono: 1. Statica strutturale: vengono prese in considerazione le caratteristiche strutturali e statiche della struttura, comprendendo: • Monitoraggio ed analisi delle deformazione, degli spostamenti e delle inclinazioni degli elementi della struttura; • Monitoraggio ed analisi delle vibrazioni e dei movimenti indotti da azioni impulsive (sisma, azioni del moto ondoso); • Monitoraggio ed analisi delle caratteristiche di acustica ; • Monitoraggio ed analisi delle caratteristiche di trasmissione termica ed irraggiamento solare della struttura; • Monitoraggio ed analisi di materiali compositivi l’edificio, per coglierne lo stato manutentivo e l’andamento di degrado (soprattutto in relazione alle condizioni igrometriche e climatiche dell’edificio come temperatura ed umidità dell’aria).

2. Storico artistica: vengono presi in considerazione gli aspetti che afferiscono alla valorizzazione e tutela del patrimonio artistico e culturale: • Sistemi di monitoraggio della stabilità delle opere d’arte ed elementi di pregio (dai soffitti , ai pavimenti tipici dell’arte veneziana, ai camini); 9

3

• Sistemi di monitoraggio ed analisi delle condizioni di conservazione delle opere d’arte particolarmente sensibili all’azione degli agenti atmosferici (umidità dell’ambiente e nella struttura, luce solare e raggi UV, attacco chimico dovuto a gas (es. HCl, O3, SO2, NH3 NOx, etc.) o sali (cloridi, solfati, etc.); • Sistemi di divulgazione dei contenuti storico-artistici attraverso soluzioni innovative e interattive ( ad esempio realtà aumentata finalizzata a funzione di guida , proiezioni multimediali descrittive dei contenuti artistici, trasmissione via web delle immagini del palazzo, …); Agibilità: ai fini di garantire sicurezza si rende necessario monitorare le presenze all’interno dell’edificio e delle sue parti, affinché non si verifichi il superamento dei carichi di progetto che possono mettere in pericolo la sicurezza e la stabilità dell’edificio. A tal proposito si rende necessario monitorare ed analizzare accessi e presenze mediante sistemi integrati (video camere, accessi rete, fotocellule).

1.2 - Security È un aspetto fondamentale teso a garantire la sicurezza e la protezione degli impianti e delle infrastrutture a supporto dei diversi servizi erogati dall’edificio.

A tal fine gli aspetti precipui da considerare riguardano: • Monitoraggio del numero e profilatura accessi alle infrastrutture telematiche (tramite monitoraggio degli accessi alla rete internet); • Monitoraggio del numero e profilatura accessi alla struttura (tramite sistemi di ingresso con autenticazione); • Protezione dell’accesso a vani contenenti pannelli di controllo degli impianti tecnologici da parte di persone non addette (quadri elettrici, contatori gas, ...); • Protezione dell’accesso a vani dell’edificio adibiti a laboratori o potenzialmente pericolosi per le attrezzature o sostanze contenute a persone non autorizzate.

1.3 - Gestione emergenze La funzione di monitoraggio dell’edificio assume un ruolo fondamentale in caso di situazioni di particolare rischio; in corrispondenza di tali eventi è necessario disporre di procedure che favoriscano la risoluzione indenne delle seguenti casistiche: • Sistemi di esodo in caso di incendio o sisma, così da favorire una sicura evacuazione dell’edificio, predisponendo sistemi di protezione e segnalamento in corrispondenza delle vie di fuga prestabilite.

• Sistemi di Early Warning in grado di avvertire in caso di condizioni anomale che possono condurre a situazioni pericolose, attraverso la tempestiva comunicazione con la centrale (sensori fumo, temperatura, presenza acqua alta).

• Sistemi di allarme e segnalamento condizioni critiche (incendio/terremoti) e predisposizione di sistemi di gestione delle stesse (estintori, sistemi di segnalamento delle vie di fuga, piani di sicurezza).

1.4 - Comfort Si analizzano le condizioni dell’edificio in relazione ai suoi utenti • Clima interno (umidità, temperatura); • Qualità aria interna e salubrità degli ambienti (ossigeno, anidride carbonica); • Affollamento, garanzia di posti nelle aule e adeguati spazi di lavoro; • Analisi acustica e rumore.

10

Attori coinvolti L’insieme delle persone, degli enti o delle strutture che esprimono domanda informativa a cui dare risposta con l’elaborazione dei dati che provengono dalla rete di sensori sono: • Area infrastrutture IUAV; • Servizi portineria IUAV; • VVFF, Polizia; • Centri ricerca IUAV Dipartimento e sistema dei laboratori; • Studenti; • Network edifici smart (costituenda rete composta da altri Smart Historical Building presenti nella città di Venezia).

Elementi conoscitivi disponibili e riferimenti Costituiscono una prima base di elementi finalizzati alla strutturazione di un quadro conoscitivo integrato le seguenti risorse: • Rilievo laser 3D (disponibile, si vedano alcune immagini di esempio alle pagine seguenti); • Rilievo aereo eseguito a marzo 2014 con sensore multispettrale Vexcel UltracamXP a 4 bande alla risoluzione di 15 cm per pixel; • Possibilità di effettuare Audit tecnico per valutazione condizioni statiche ed impianti edificio (area infrastrutture), (da acquisire); • Acquisizione dei materiali circa la ristrutturazione (caratteristiche antincendio e sicurezza, posizione degli estintori, vie di fuga e piani di evacuazione, (da acquisire); • In riferimento ad altri progetti che costituiscono best practices si possono citare per quanto riguarda l’analisi dell’istanza edificio in relazione ai sistemi di monitoraggio il progetto SMooSH3, realizzato che vede tra i partner l’Università di Bologna.4 Lo studio ha riguardato il monitoraggio di diversi edifici pubblici di particolare pregio storico, attraverso sistemi di sensori MEMS strutturati in reti; • Altra esperienza valida per le metodologie impiegate e rivolte soprattutto all’emergenza post sisma è il lavoro di ENEA e il Dipartimento dell’Università di Padova con riferimento al documento “Il monitoraggio di edifici storici: controlli preventivi e post evento sismico.”5

Immagine della nuvola di punti del rilievo laser di Ca’ Tron.

3

w3. SMooHS.eu F. Ubertini, G. Pascale, S. de Miranda, C. Colla, “Monitoraggio intelligente di strutture storiche”.

5 http://old.enea.it/eventi/eventi2011/MonitoraggioSisma_21-01-2011/CasarinF.pdf 4

11

Restituzione CAD del rilievo laser dell’intero edificio di Ca’ Tron

Restituzione CAD della facciata sul Canal Grande

12

Immagine del rilievo 3D in nuvola di punti a colori reali. Prospetto verso la corte interna.

Immagine del rilievo 3D in nuvola di punti a colori reali. Sezione dell’edificio.

13

Immagine del rilievo 3D in nuvola di punti a colori reali. Prospetto verso la corte interna.

14

Immagine del rilievo 3D in nuvola di punti a colori reali. Prospetto verso il canale laterale (fronte ovest).

Immagine del rilievo 3D in nuvola di punti a colori reali. Prospetto della muratura interna sul salone centrale

15

2 La comunità e le sue attività All’interno del paradigma di Intelligent, Teaching and Learning Building si rende necessaria una ridefinizione dei requisiti e delle funzioni che uno spazio destinato alla collettività deve possedere. Ai classici requisiti di comfort, sicurezza ed economicità se ne aggiungono altri tra i quali la sostenibilità, in relazione soprattutto alle tematiche energetiche, la funzionalità, in relazione all’organizzazione di spazi versatili e modulari in grado di favorire la collaborazione e interazione tra i suoi ospiti e la comunicazione ai fini dell’ accessibilità ed interconnessione con realtà esterne.

Tutto ciò produce un intreccio di necessità e funzioni cui l’edificio in senso lato è tenuto a corrispondere, condizione che si traduce in una crescita di asset da gestire in maniera integrata ed intelligente grazie all’impiego di tecnologie ICT. Lo Smart Building quindi si caratterizza per un’offerta di servizi e spazi che, secondo un'ottica di innovazione e gestione ottimizzata tramite una sorta di Property Portfolio Management Solution (PPMS6) come definito da IBM, in grado di convogliare le informazioni dalle componenti sensibili ed analitiche così da modellare le caratteristiche dell’edificio in funzione delle necessità.

Tale aspetto è ancor più evidente nel caso di Ca’ Tron poiché essendo una sede universitaria assolve a diverse funzioni: didattica, amministrativa, culturale. Una condizione che genera una eterogeneità di utenze ed una conseguente diversificazione delle necessità cui è chiamata a corrispondere in maniera efficiente.

L’edificio, grazie alle tecnologie abilitanti al Sensing,7 all’Action8 e alla Communication,9 deve interagire con i soggetti ospitati, soprattutto per quanto riguarda le attività di ricerca e sperimentazione, assumendo la funzione di Smart&Interactive Lab. L’edificio, infatti, diventa parte integrante di percorsi di ricerca ed attività laboratoriali che arricchiscono l’offerta formativa ed esperienziale per studenti e ricercatori.

L’asse relativo alle attività, tratta quindi dei rapporti e le interazioni che avvengono da un lato tra persone e persone, siano esse parte del mondo accademico (interni) e parte della comunità urbana (esterni); e dall’altro lato tra le persone e l’edificio.

Partendo da questa considerazione, l’asse attività è suddiviso in quattro differenti segmenti ognuno dei quali incarna un mix di esigenze e potenzialità: 2.1 - Offerta didattica 2.2 - Attività di ricerca 2.3 - Eventi workshop e seminari scientifici 2.4 - Attività extrauniversitaria

2.1 - Offerta didattica Questo segmento rappresenta l’insieme dei rapporti e delle interazioni che ruotano attorno all’attività didattica e di come questi possano essere migliorati tramite l’utilizzo di tecnologie ICT. Riguardano quindi la gestione di spazi destinati ai corsi, laboratori, aree di aggregazione per studenti ed infrastrutture telematiche adeguate che sono elementi primari per garantire comfort e buone condizioni di studio. Per sfruttare al 6

IBM, “What are Smarter Buildings?”, http://www.ibm.com/ibm/green/smarter_buildings.html Sensing: capacità dello Smart Building di acquisire informazioni circa parametri caratteristici dello stato dell’edificio, reso possibile attraverso una rete di sensori diffusa.

8 Action: capacità dell’edificio di agire su alcuni elementi che lo compongono, grazie a tecnologie abilitanti che afferiscono alla domotica, in risposta a stati registrati mediante l’operazione di Sensing e successiva analisi, a seguito del raggiungimenti di soglie prestabilite 9 Communication: capacità dello Smart Building di interfacciarsi con gli altri attori attraverso diversi canali (multimediali, app, online).

7

16

meglio le potenzialità dell’edificio è necessario ripensare il modo di vivere gli spazi ed i servizi, facilitando l’accessibilità con strumenti più avanzati e pensando alla dinamicità delle esigenze. I temi su cui si può lavorare sono: • Una gestione dinamica della disponibilità degli spazi per i corsi commisurati alla numerosità degli studenti; • Disponibilità di adeguate infrastrutture multimediali e rete, accessibilità alle fonti e ai dati generati da smart Ca’ Tron nell’ottica di Smart&Interactive Lab; • Gestione della disponibilità di spazi e servizi per workshop interni ed altre attività; • Sistemi di comunicazione multimediali e web che mostrano le disponibilità delle aule e la relativa calendarizzazione;

2.2 - Attività di ricerca Al pari della gestione dei rapporti tra persone ed edificio legati alle attività didattiche, vi è quella legata alle attività di ricerca. Riguarda la gestione di spazi e supporti destinati all’attività di ricerca, tali da favorire anche la formazione di gruppi di lavoro multidisciplinari, ma anche la gestione delle informazioni generate e gestite dall’edifico smart. Le possibile aree di lavoro sono: • La gestione degli spazi destinati ai ricercatori, di adeguate infrastrutture multimediali e rete, oltre che accessibilità ai dati generati da smart Ca’ Tron nell’ottica di Smart&Interactive Lab; • Gestione della disponibilità di spazi e servizi per workshop ed altre attività che possono arricchire l’esperienza formativa dei ricercatori; • Accessibilità ai dati storici e in tempo reale che costituiscono il quadro conoscitivo dello smart Ca’ Tron e della rete degli Smart Historic Buildings.

2.3 – Eventi, workshop e seminari scientifici L’organizzazione di mostre ed eventi rappresenta un’occasione di scambio tra il mondo accademico e le attività presenti sul territorio, anche al fine di aprire un canale di comunicazione tra ricerca e mondo del lavoro, attività facilitata dalla disponibilità di piattaforme web a carattere collaborativo, ma soprattutto rappresenta un segmento in cui le relazioni persone-persone e persone–edificio assumono un ruolo rilevante. Nel pensare smart Ca’ Tron si dovranno quindi tenere in considerazione questi aspetti derivanti da una serie di possibili attivitò: • Mostre aperte al pubblico; • Seminari scientifici; • Incontri e relazioni on aziende e il mondo produttivo; • Diffusione delle attività attraverso i sistemi di comunicazione interni e verso l’esterno, di cui la struttura dispone; • Attività di gestione del giardino;

2.4 – Ca’ Tron per la città / attività extrauniversitaria Favorire l’apertura delle sedi universitarie agli studenti anche con finalità extrauniversitarie, così da rafforzarne il senso di appartenenza è un elemento di stimolo nella creazione di relazioni sociali e gruppi di lavoro, mettendo a disposizione spazi e servizi per attività di stampo bottom-up. Nello pensare smart Ca’ Tron, tale apertura va considerata e prevista anche verso i cittadini e non solo verso gli studenti. A questo punto si arricchiscono le possibili attività ospitate dall’edificio che la sua valenza smart potrebbe valorizzare: • Mostre cittadine; • Eventi pubblici e feste con finalità sociali;

17

Attori coinvolti tra domanda e offerta Nell’analisi delle attività che si svolgono nell’edificio è possibile attuare una prima distinzione tra coloro che esprimono una istanza di “Domanda”, e cioè richiedono funzioni specifiche allo Smart Ca’ Tron, e chi è chiamato a determinare , con la propria attività, l’”Offerta”: Domanda: • Studenti; • personale Iuav (tecnici amministrativi, …); • docenti (perché anche fruitori di servizi); • soggetti esterni (enti, altri atenei, …)

• enti locali, amministrazione; • cittadini; Offerta: • docenti e affini • studenti • cittadini Tutti questi attori sono interessati da due tipologie di accesso ai dati. Una modalità che possiamo definire on-demand, mediante la quale gli utenti accedono all’insieme dei dati interrogando il database in base all’esigenza specifica. Una seconda modalità, basata sul concetto del recommender system, che possiamo definire push delivering, dove le informazioni sono inviate in modo autonomo ed automatico agli utenti sulla base dei loro interessi desunti dal profilo della loro registrazione.

Didattica Corsi

Servizi

Ricerca Spazi e Attrezzat ure

Workshop

Servizi

Eventi scientifici Fonti Materiali

Presenta zione rapporti

Mostre

Eventi socioculturali Tavoli di relazione

Intrattenim ento

Studenti Docenti e ricercatori Ricercatori esterni / visiting Personale interno Amministratori enti locali Tecnici enti locali Professionisti Referenti aziende Studenti/Docenti altri atenei Cittadini residenti Turisti Forze dell’ordine Tecnici servizi esternalizzati

Interesse elevato Parziale interesse

Elementi conoscitivi disponibili o da acquisire • • • • • •

Indagine delle esigenze da parte degli studenti (da acquisire); Indagine delle esigenze da parte dei ricercatori (da acquisire); Indagine delle esigenze da parte dei docenti (da acquisire); Indagine delle esigenze agli impiegati (da acquisire); Mappatura della sede in termini di capienza (disponibile); Mappatura della sede in termini di servizi (disponibile).

18

3 Un contesto interattivo L'edificio si colloca in una delle realtà urbane più complesse al mondo, la Città di Venezia, con le sue peculiarità storiche, artistiche ma soprattutto ambientali. Un contesto ambientale di assoluta unicità che valorizza ancor di più il progetto di uno Smart Historic Building. Ca' Tron ha relazioni complesse con il suolo e con l'acqua, ma ha anche i presupposti per divenire edificio come sensore delle attività urbane e delle condizioni meteo urbane, grazie alla sua collazione all’interno della città e sul Canal Grande. Smart Ca' Tron rappresenta un'opportunità unica di sperimentazione e messa a sistema di tecnologie e conoscenze che in futuro potranno rappresentare la strada da seguire per lo sviluppo futuro della Città di Venezia avvolta in un difficile connubio di necessità di rinnovamento profondo, tecnologico e culturale rispettando il rapporto con il suo contesto.

Obiettivo primario è far diventare l’edificio un raccoglitore e collettore di informazioni che veicola informazioni non solo in riferimento al proprio stato ma anche in relazione con il contesto.

Le suggestioni riportate di seguito, rappresentano un primo elenco di possibili stati da monitorare, registrare, analizzare in riferimento all’asse contesto, suddivisi nei quattro insiemi: 3.1 - Acqua 3.2 - Terra 3.3 - Aria 3.4 - Città

3.1 - Acqua Da sempre gli edifici veneziani, piccoli, grandi, pubblici e privati e più in generale la città hanno dovuto fare i conti con l’acqua, con le maree e le attività che vi si svolgono. Di qui l’idea di utilizzare l’edificio come strumento per monitorare due aspetti essenziali relativi all’acqua: il traffico dei natanti, l’accessibilità acquea, l’andamento delle maree e l’elemento acqua dal punto di vista fisico.

Traffico acqueo La mobilità veneziana è dotata di strumenti di pianificazione della navigazione di gestione e controllo del traffico acqueo, con complesse tecnologie e modellistica legata alla mobilità acquea.

Dal punto di vista sensoristico e tecnologico, in città sono molteplici gli esempi di tecnologie applicate al tema, dal sistema ARGOS 10 (Automatic & Remote GrandCanal Observation System) che permette di tracciare la posizione, la velocità e la direzione di ciascun natante.

Porta ARGOS - http://www.argos.venezia.it/

10 Sistema ARGOS – Città di Venezia – Riferimenti e dettaglio su : www.argos.venezia.it

19

La posizione privilegiata di Ca’ Tron, che affaccia sul principale canale della città (Canal Grande) permette di ipotizzare l’applicazione di sensoristica e tecnologie volte a monitorare quanto accade nel tratto di canale adiacente al palazzo, permettendo di realizzare non solo un conteggio e una categorizzazione dei natanti, ma di misura il moto ondoso generato e analizzare, (integrando gli ondametri con i sensori statici) gli effetti di quest’ultimo sulla struttura dell'edificio.

La mobilità Una seconda componente legata all’acqua è rappresentata dall’ inevitabile opportunità che la fitta rete di canali rappresenta per la mobilità pedonale e per gli spostamenti che avvengono in città che avvengono esclusivamente tramite le vie d’acqua e rappresentando un’occasione unica per la mobilità locale.

Un edificio dove avvengono attività di ricerca, di formazione di alto livello e culturali deve dare informazioni relative alla sua accessibilità.

La marea e l’elemento acqua Acqua come risorsa, acqua come problema, in particolare il fenomeno di innalzamento del livello provocato dalla marea. La convivenza degli edifici e degli utenti con questo fenomeno naturale provoca notevoli disagi. La condizione della marea ha dato il via numerosi progetti di difesa e protezione dalle maree, dall’ormai noto alle cronache “Progetto MOSE” (sistema di dighe mobili per la protezione della laguna dagli eventi di marea), sino a una serie di soluzione low-cost, Open Hardware spinte dai concetti di monitoraggio pervasivo e condiviso tra la cittadinanza (AcquAlta).

“Smart Ca’ Tron, non può esimersi dal rispondere a questa peculiarità realizzando un monitoraggio dei livelli di marea così da analizzare la percorribilità delle vie di accesso e di fuga in caso di emergenza, così da permettere l’attivazione di contromisure per la protezione del piano terra o comunicare agli utenti la condizione di allagamento.

Unita alla misura del livello si può inserire l’analisi con l’impiego di sondoe multiparametriche per la qualità delle acque, ossigenazione e potenziale redox, misura della velocità e correnti nel canale, torbidità.

3.2 - Terra Fondazioni e staticità Il rapporto con l’elemento terra è molto complesso e ha delle dirette conseguenze con la struttura e la staticità dell’edificio. E’ noto che Venezia sia costruita su una foresta rovesciata. Questa tipologia di fondazione, composta da alberi conficcati nel fango del fondo della laguna, provoca non poche problematiche di cedimenti differenziali e compattazione del livelli, che provoca un lento “affondamento” dell’edificio ad opera del suo stesso peso. Il monitoraggio della staticità e dei cedimenti differenziali può fornire informazioni importanti per la selezione delle priorità di intervento per conservazione e restauro.

Gli accessi Seconda particolarità della città è la complessa morfologia delle “strade” o meglio calli. Spesso, a causa della vocazione turistica della città, le direttrici principali del centro storico soffrono condizioni di affollamento che provocano anche l’apparente collasso della “viabilità” e un innalzamento dei livelli di rumorosità. La progettazione, prototipazione e realizzazione di sistemi di misura dell’affollamento pedonale, del rumore è un tema di sicuro interesse per tutta la città ed è legato anche alla sicurezza degli accessi, soprattutto in un ottica di Smart Historic Building network.

Il cortile interno La peculiarità di Ca’ Tron è legata anche alla presenza di un cortile interno e di un giardino. Realtà che offre l’opportunità per rendere l’ambiente un laboratorio a cielo aperto, con diverse connotazioni: dal monitoraggio dello stato della vegetazione, al controllo del sistema di irrigazione sino alla possibilità di realizzare, anche all’interno di progetti didattici, applicazioni legate agli orti urbani o all’analisi della qualità

20

dell’aria. L’utilizzo di sensori multispettrali e tecniche di NDVI11 permette di monitorare lo stato di salute della vegetazione durante tutto l’arco dell’anno.

Il Giardino di Ca' Tron visto dalla corte.

Vista di Ca’ Tron dall’alto tratta dall’ortofoto del rilievo di marzo 2014; l’immagine è una rielaborazione in falsi colori che mette in evidenza la vegetazione all’interno del tessuto urbano.

11 Il Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) è un indicatore grafico che può essere utilizzato per analizzare le misurazioni ottenute dal telerilevamento, tipicamente ma non necessariamente da un apposito satellite, e valutare sia se la zona osservata contiene della vegetazione viva e sia la qualità dello stato vegetativo.

21

3.3 - Aria L’ultimo, ma non il meno importante, degli elementi naturali che interagiscono direttamente con l’edificio e ne influenzano il comportamento è l’aria. L’installazione di una centralina di monitoraggio dei parametri meteo, della qualità dell’aria permette, grazie anche alla posizione centrale all’interno del centro storico della Città di Venezia dell’edificio, di dare a Smart Ca’ Tron un secondo significato, ovvero quello di “macrosensore” per la città e al servizio della città, con il rilascio dei parametri monitorati in formato open data.

3.4 - Città In un’ottica olistica l’edificio smart non può essere considerato avulso dal contesto urbano in cui esso si inserisce: effetti delle attività quotidiane posso generare pressioni sui building users. Si tratta delle grandi tematiche della politica della città (MOSE, il destino della laguna, grandi navi, il futuro di porto Marghera, …), degli avvenimenti culturali (Biennali Arte Architettura Teatro, festa del cinema, eventi tradizionali come il carnevale, regate storiche e non, ..) che possono divenire elementi di riflessione critica e di stimolo alla partecipazione della struttura accademica alle vicende del contesto. Una condizione utile per sviluppare la terza missione dell’università. L’edifico smart, mediante le sue potenzialità, può svolgere un ruolo di amplificatore e comunicatore delle diverse tematiche ma anche di incubatore del dibattito che all’interno dell’Università avviene su queste tematiche.

Attori coinvolti • • • • •

Area infrastrutture IUAV; Centri ricerca IUAV Dipartimento e sistema dei laboratori; Altri attori istituzionali per creazione di una rete di partenariato (Comune, ARPAV etc.); Building users; Istituzioni pubbliche.

22

44 La comunicazione verso la smart community Smart Ca’ Tron genera flussi di informazioni che possono essere reimpiegate autonomamente in tempo reale o quasi reale (l’edifico reagisce con risposte dedicate come ad esempio regolazione del sistema riscaldamento/climatizzazione) ma anche e soprattutto trasmesse in tempo reale (l'edifico comunica agli utenti le sue condizioni, etc.) o storicizzate come base informativa per elaborazione di analisi e ricerche di carattere didattico o scientifico.

Un edificio che comunica all'esterno ciò che sta misurando e ciò che sta accadendo al suo interno e allo stesso tempo comunica all’interno ciò che avviene al suo esterno.

Il quarto asse del Famework Smart Ca’ Tron è quindi rappresentato dalla comunicazione delle istanze smart ad una comunità ampia di persone, che va dagli utenti dell’edifico alla comunità urbana che si configurano come una smart community. In sintesi la comunicazione verso la smart community.

La componente comunicazione necessità quindi di un protocollo e di un infrastruttura ICT che hanno il compito di mettere a sistema quanto appreso dall’edificio. In questo paragrafo, sono raccolte una serie di suggestioni di quello che potrebbe essere la struttura del protocollo di comunicazione di Smart Ca’ Tron, schematicamente suddiviso in 4 settori dell’asse comunicazione: 4.1 - L’accesso on-demand / push (recommendation) da parte degli utenti interni 4.2 - L’accesso on-demand / push (recommendation) da parte della comunità urbana 4.3 - La comunicazione multimediale (es. display) verso gli utenti interni 4.4 - La comunicazione multimediale (es. project mapping) verso gli utenti esterni La comunicazione on-­‐demand / push La suddivisione in quattro settori dell’asse comunicazione si basa innanzitutto sulla distinzione tra comunicazione on-demand o push e comunicazione on-site.

La comunicazione on-demand o push è una comunicazione veicolata attraverso i canali tradizionali come siti web, app per dispositivi mobili, ma anche strumenti social come Facebook e Twitter, strumenti mediatici personali e privati, oppure postazioni desktop ma sempre consultabili in modo autonomo e individuale. È un tipo di comunicazione basata sulla richiesta da parte dell’utente di accedere a determinate informazioni (ondemand) oppure suggerita da strumenti dotati di raccomandatori (per lo più basati su preferenze/profili utente e utilizzo di dispositivi mobili) che inviano in modo automatico le informazioni agli utenti (notifiche di tipo push).

La comunicazione multimediale La comunicazione che definiamo multimediale, è una comunicazione di tipo visiva, fisica, sonora, presente all’interno o all’esterno dell’edificio e realizzata con pannelli a informazione variabile, monitor, schermi e/o sistemi di illuminazione (per cambiare ad esempio il colore di illuminazione della facciata in base ai consumi energetici oppure al livello della marea) atti a comunicare le informazioni da veicolare in tempo reale.

A differenza della modalità on-demand o push è un tipo di comunicazione che non si attiva su richiesta dell’utente, ma che è sviluppata sulla base di un progetto di comunicazione.

Si caratterizza quindi per essere un tipo di comunicazione direttamente accessibile da più persone e collaborativa perché, come nel caso di superfici multimediali interattive, più persone possono collaborare a gestire l’informazione.

4.1 - Accesso on-demand / push per i building users Si tratta dell’insieme dei protocolli tramite i quali i frequentatori di Ca’ Tron accedono alle informazioni in modo volontario o tramite notifiche push, ma in entrambi i casi si tratta di una comunicazione di carattere individuale e su misura dell’utente.

23

I building users Si tratta degli utenti “interni” dell’edificio come studenti, ricercatori e personale tecnico amministrativo.

Hanno accesso a informazioni di dettaglio come ad esempio l’affollamento, la disponibilità di aule studio libere, gli orari di ricevimento dei docenti, l’allagamento delle vie d’accesso, l’orario dei vaporetti etc..

Alcuni utenti dal profilo tecnico con funzioni specifiche, come ad esempio i responsabili della gestione dell’edificio, ricevono informazioni specifiche, report e dati relativi alle componenti più tecniche quali la staticità, i consumi, l'affollamento, la gestione della rete interna, dei sistemi di video sorveglianza e di sicurezza. Ricadono in questa categoria anche gli organi di pubblica sicurezza.

Database per ricerca, formazione, manutenzione I dati rilevati dalla rete di sensori dell’edificio, ma anche i prodotti della ricerca che rielaborano tali informazioni, devono essere strutturati e resi accessibili per le diverse attività dei building users. Si va dalle attività di ricerca (Scuola di Dottorato, personale ricercatore e docente), a quelle di formazione e didatatica (laboratorio studenti) a tutte le operazioni di manutenzione e gestione dell’edificio (area infrastrutture).

4.2 - Accesso on-demand / push da parte dei city users Si tratta dell’insieme dei protocolli tramite i quali le persone che non direttamente frequentano Ca’ Tron accedono alle informazioni o in modo volontario, ad esempio consultando il portale web dedicato, oppure in modo involontario tramite notifiche push basate su sistemi di raccomandazione.

I city users La categoria di utenti che appartiene a questo segmento di utenza è definita dei city users. Si tratta di cittadini e turisti, utenti con funzioni non specifiche che ottengono informazioni di vario genere perché direttamente interessate come ad esempio orari di eventi e convegni, ma anche dati che Smart Ca Tron registra ed elabora relativamente alle condizioni ambientali e contestuali.

Opendata L’edificio rilascia dataset in formato OpenData, permettendo di fatto l’inclusione delle informazioni in innumerevoli canali d’uso, anche ad opera di soggetti terzi. Le informazioni sono relative, ad esempio, ai consumi energetici, all’affollamento, alla contabilità degli accessi in occasione di eventi pubblici, agli orari di apertura e chiusura, sino al livello di mare o al moto ondoso.

L’informazione generata dalla rete di sensoristica, in formato Open (Smart&Interactive Lab) può anche essere rilasciata per fini di formazione e ricerca: la prospettiva è quella della costruzione di nuovi profili professionali in grado di progettare e realizzare sistemi di Smart Historic Building.

Nodo federato Smart Ca’ Tron, all’interno del concetto di Smart Historic Building Network, deve avere la capacità di diventare un nodo federato all’interno di una rete di nodi intelligenti che si scambiano informazioni.

Un database di informazioni che diviene quindi più ampio permettendo ai sistemi mediatici di operare harvesting delle informazioni non solo sul singolo edifico ma a livello urbano.

Il tweet di Smart Ca’ Tron Tra le metodologie di comunicazione push dedicate ai City Users si può immaginare il sistema di Twitter.

L’edificio comunica un insieme di informazioni di interesse generale come andamento della marea, qualità dell’aria, ma anche e soprattutto gli eventi relativi alle attività didattiche in corso o previste, alle attività di ricerca, oltre che al comportamento del manufatto. Questo sistema di comunicazione aperta e collettiva va comunque vista nella prospettiva della Smart Historic Buildings, dove un insieme di edifici smart twittano informazioni alla comunità urbana ma anche agli stessi edifici smart.

24

Smart Ca’ Tron all’interno di un network tweeter di Smart Historic Buildings

Suggestione della città che twitta. “Tweet City: Building Heights by Number of Tweets Movie (London)”12

4.3 - Comunicazione multimediale verso i building users La comunicazione diretta oppure on-site, come descritto all’inizio del capitolo, fa riferimento a tutte le strategie e soluzioni tecnologiche e architettoniche che permettono all’edifico e alle attività che in esso si svolgono, di interagire in modo diretto con i building users.

Superficie mediatiche Esempi e suggestioni possono essere display interattivi, ma anche pannelli luminosi sino a spingersi verso la trasformazione di alcune strutture (muri, vetrate, porte, divisori) del manufatto Ca’ Tron in superfici mediatiche interattive.

12

London’s buildings grew according to the amount of data they generate. Stephan Hügel (@urschrei) and Flora Roumpani (@en_topia) from The Bartlett Centre for Advanced Spatial Analysis, University College London. http://www.digitalurban.org/2013/07/tweet-city-building-heights-by-number-of-tweets-movie-london.html

25

Interactive Wall [openFrameworks, Kinect]. University of Dayton.

4.4 - Comunicazione multimediale verso i city users Cittadini e turisti, utenti con funzioni non specifiche che ottengono informazioni di semplice interpretazione (per lo più usufruiscono dei pannelli a messaggio variabile o della differenza di illuminazione della facciata o del contorno acqueo dell’edificio), l’informazione è relativa ai parametri ambientali della città (Temperatura, umidità, livello marea) Spatial augmented reality (project mapping) Una delle possibili modalità di comunicare l’insieme delle informazioni gestite da Smart Ca’ Tron ai city users, è quella di utilizzare le facciate stesse dell’edificio come superficie mediatica, come schermo sul quale sono rappresentate le informazioni. Date le caratteristiche toriche e di pregio delle superficie murarie di ca’ tron, l’utilizzo di sistemi di proiezioni o luci (quindi sistemi non invasivi) rappresenta una possibile strategia: la tecnica del project mapping per creare una realtà aumentata a scala urbana: uno spatial augmented reality.

26

Esempio di project mapping sulla facciata della Haydarpaşa Train Station, Instanbul (Art Direction & Visuals: Deniz Kader – Candaş Şişman). Il linguaggio dei colori può essere utilizzato per rappresentare i consumi energetici delle varie stanze dell’edificio.

Altro esempio di project mapping sulla facciata della Haydarpaşa Train Station. Proiezioni di linee e nodi che possono mettere in risalto le varie relazioni che si instaurano tra le attività in corso all’interno dell’edificio.

27

Altro esempio di project mapping sulla facciata della HaydarpaĹ&#x;a Train Station. La facciata si trasforma in pagina su cui scrivere del testo.

28