Progetto ed implementazione di protocolli a basso consumo energetico per reti wireless

"I computer del nuovo millennio saranno sempre più invisibili, o meglio embedded, incorporati agli oggetti, ai mobili, anche al nostro corpo. L'intelligenza elettronica sviluppata su silicio diventerà sempre più diffusa e ubiqua. Sarà come un'orchestra di oggetti interattivi, non invasivi e dalla presenza discreta, ovunque". [Mark Weiser, 1991] La visione dell'ubiquitous computing, prevista da Weiser, è ormai molto vicina alla realtà e anticipa una rivoluzione tecnologica nella quale l'elaborazione di dati ha assunto un ruolo sempre più dominante nella nostra vita quotidiana. La rivoluzione porta non solo a vedere l'elaborazione di dati come un'operazione che si può compiere attraverso un computer desktop, legato quindi ad una postazione fissa, ma soprattutto a considerare l'uso della tecnologia come qualcosa di necessario in ogni occasione, in ogni luogo e la diffusione della miniaturizzazione dei dispositivi elettronici e delle tecnologie di comunicazione wireless ha contribuito notevolmente alla realizzazione di questo scenario. La possibilità di avere a disposizione nei luoghi più impensabili sistemi elettronici di piccole dimensioni e autoalimentati ha contribuito allo sviluppo di nuove applicazioni, tra le quali troviamo le WSN (Wireless Sensor Network), ovvero reti formate da dispositivi in grado di monitorare qualsiasi grandezza naturale misurabile e inviare i dati verso sistemi in grado di elaborare e immagazzinare le informazioni raccolte. La novità introdotta dalle reti WSN è rappresentata dalla possibilità di effettuare monitoraggi con continuità delle più diverse grandezze fisiche, il che ha consentito a questa nuova tecnologia l'accesso ad un mercato che prevede una vastità di scenari indefinita. Osservazioni estese sia nello spazio che nel tempo possono essere inoltre utili per poter ricavare informazioni sull'andamento di fenomeni naturali che, se monitorati saltuariamente, non fornirebbero alcuna informazione interessante. Tra i casi d'interesse più rilevanti si possono evidenziare: - segnalazione di emergenze (terremoti, inondazioni) - monitoraggio di parametri difficilmente accessibili all'uomo (frane, ghiacciai) - smart cities (analisi e controllo di illuminazione pubblica, traffico, inquinamento, contatori gas e luce) - monitoraggio di parametri utili al miglioramento di attività produttive (agricoltura intelligente, monitoraggio consumi) - sorveglianza (controllo accessi ad aree riservate, rilevamento della presenza dell'uomo) Il vantaggio rappresentato da un basso consumo energetico, e di conseguenza un tempo di vita della rete elevato, ha come controparte il non elevato range di copertura wireless, valutato nell'ordine delle decine di metri secondo lo standard IEEE 802.15.4. Il monitoraggio di un'area di grandi dimensioni richiede quindi la disposizione di nodi intermedi aventi le funzioni di un router, il cui compito sarà quello di inoltrare i dati ricevuti verso il coordinatore della rete. Il tempo di vita dei nodi intermedi è di notevole importanza perché, in caso di spegnimento, parte delle informazioni raccolte non raggiungerebbero il coordinatore e quindi non verrebbero immagazzinate e analizzate dall'uomo o dai sistemi di controllo. Lo scopo di questa trattazione è la creazione di un protocollo di comunicazione che preveda meccanismi di routing orientati alla ricerca del massimo tempo di vita della rete. Nel capitolo 1 vengono introdotte le WSN descrivendo caratteristiche generali, applicazioni, struttura della rete e architettura hardware richiesta. Nel capitolo 2 viene illustrato l'ambiente di sviluppo del progetto, analizzando le piattaforme hardware, firmware e software sulle quali ci appoggeremo per realizzare il progetto. Verranno descritti anche alcuni strumenti utili per effettuare la programmazione e il debug della rete. Nel capitolo 3 si descrivono i requisiti di progetto e si realizza una mappatura dell'architettura finale. Nel capitolo 4 si sviluppa il protocollo di routing, analizzando i consumi e motivando le scelte progettuali. Nel capitolo 5 vengono presentate le interfacce grafiche utilizzate utili per l'analisi dei dati. Nel capitolo 6 vengono esposti i risultati sperimentali dell'implementazione fissando come obiettivo il massimo lifetime della rete.

Oscillatori elevatori di tensione per il recupero di micropotenze ambientali da sorgenti a radiofrequenza

Nel presente elaborato è trattato l'innesco di un sistema di recupero ambientale di energia da sorgenti a radiofrequenza, captate tramite rectenna, nell'ambito di un sistema completamente autonomo dal punto di vista energetico, quindi non dotato di batteria ricaricabile interna. Dopo un'analisi dei problemi da affrontare e delle possibili soluzioni tecniche per gestire le micropotenze restituite dalla rectenna, ci si concentra in modo preferenziale sul ruolo del condensatore posto sulla porta d'ingresso dell'oscillatore di Meissner, che è utilizzato come elevatore di tensione per attivare gli stadi successivi. Sfruttando le esperienze con lo stesso oscillatore pilotato da altri sensori di energy harvesting, è possibile determinare approssimativamente se il circuito si presta o meno all'utilizzo con le rectenne nei campi RF, suggerendo eventuali migliorie da apportare per facilitarne il funzionamento.

Mobilità metropolitana a Bologna

Abbiamo analizzato compiutamente la conformazione attuale della città di Bologna, individuandone gli elementi caratterizzanti, i punti di forza e le criticità, per riuscire a riconnetterla sia al tessuto del centro storico sia a quello rurale. Il tipo di metodo scelto riprende in parte quello utilizzato nell’analisi delle mappe storiche, lavorando attorno a tre temi fondamentali: spazi aperti, tessuto urbano e viabilità. La consapevolezza profonda della realtà e delle dinamiche presenti ci ha portato ad individuare la soluzione che riteniamo essere più funzionale per la riconnessione delle differenti zone, utilizzando la fascia come filtro tra campagna e città. L’obiettivo individuato è quello di sfruttare la linea ferroviaria in disuso convertendola in una linea di tram-treno, una infrastruttura elettrica e a basso impatto ambientale che funzioni in modo agile e puntuale contribuendo in maniera significativa alla mobilità da e verso il centro storico di Bologna, con fermate nei principali fatti urbani come il complesso fieristico, la nuova sede comunale, il centro di ricerca, il polo universitario, i centri sportivi e commerciali. Parte della stessa linea ferroviaria, in particolare il tratto ovest, verrà riqualificato creando un parco lineare sulla sede della linea stessa, come realizzato a Parigi per la “promenade plantée” o a New York con la “highline”, restituendo ai bolognesi un percorso cittadino che valorizzi la natura, la riflessione ed il benessere. Un collegamento tra diverse aree urbane caratterizzato da un flusso più lento esclusivo dei pedoni e dei ciclisti, che trova una sua continuità naturalistica ad ovest andando a collegarsi al parco fluviale del canale Reno, proseguendo invece ad est parallelamente alla linea di tram-treno, creando una continuità di percorsi ciclo-pedonali che si integrano agli esistenti raggiungendo le zone centrali della città. L’intento è quello di incanalare il flusso non carrabile proveniente dalle aree rurali e dalla tangenziale, anche attraverso parcheggi scambiatori, in un percorso privilegiato, funzionale e naturalistico che permetta di raggiungere il centro storico e anche la zona collinare risalendo lungo il parco fluviale, dando ai fruitori la possibilità di osservare Bologna con più tranquillità e da un punto di vista nuovo.

Un museo archeologico per le necropoli villanoviane di Verucchio

Ogni luogo, ogni città, reca i segni dell’evoluzione e della trasformazione dettata dal tempo. In alcuni casi il passato viene visto con un’accezione negativa, in altri positiva a tal punto da monumentalizzarla. Nel caso della città di Verucchio non è possibile mettere in ombra il valore, e la forza della Rocca del Sasso, che per la sua storia e la sua posizione, che la rende visibile sia dall’interno che dall’esterno del centro storico, la attesta come simbolo della città. Allo stesso tempo questa città di piccole dimensioni possiede un ricco passato che non è rintracciabile all’interno della città storica ma che emerge dal verde, nonchè dagli spazi nascosti sotto il parco che cinge perimetralmente la città. Questi momenti della storia, importanti e riconoscibili, possono essere connessi nonostante sia notevole il salto temporale che li divide. Lo strumento deve essere una forma che li unisca, uno spazio pubblico, limitato ma aperto, distinguibile ma integrato nel paesaggio, un nuovo “layer” che si sovrapponga a quelli precedenti esaltandone il valore. Il tema della direzione, del percorso, è alla base dei ragionamenti e delle soluzioni proposte per la realizzazione di un museo archeologico. A differenza dei luoghi pubblici come la piazza o il teatro, in questo caso l’esposizione prevede che l’utente si muova negli ambienti, che segua in maniera dinamica una serie di spazi, di figure, di affacci, che devono essere in grado si susseguirsi in maniera fluida, attraverso un “respiro” che mantenga alta l’attenzione del visitatore. Adottato questo tema si ha la possibilità di declinarlo più volte, attraverso non solo la disposizione degli spazi ma anche con la posizione dei volumi e degli assi che li generano. Il progetto del nuovo museo si pone in una zona che può essere definita come “di cerniera” tra il centro storico e il parco archeologico. A livello territoriale questa può essere giudicata una zona critica, poiché sono più di trenta i metri di dislivello tra queste due zone della città. La sfida è quindi quella di trasformare la lontananza da problema a opportunità e relazionarsi con la conformazione del territorio senza risultare eccessivamente impattanti ed invasivi su quest’ultimo. Poiché la città di Verucchio possiede già un museo archeologico, inserito all’interno dell’ex convento e della chiesa di Sant’Agostino, il percorso archeologico, che vede il museo progettato come fulcro del tutto, prevede che il turista abbia la possibilità di conoscere la civiltà villanoviana visitando sia il museo di progetto che quello esistente, avendo questi differenti allestimenti che non creano delle “sovrapposizioni storiche”, poiché sono uno tematico e l’altro cronologico. Il museo esistente si inserisce all’interno di un edificio esistente, adattando inevitabilmente i propri spazi espositivi alla sua conformazione. La realizzazione di un una nuova struttura porterebbe a una migliore organizzazione degli spazi oltre che ad essere in grado di accogliere anche i reperti presenti all’interno dei magazzini dell’ex convento e dei beni culturali di Bologna. La necropoli Lippi è solo una delle necropoli individuate perimetralmente alla città e i reperti, rilevati, catalogati e restaurati, sono in numero tale da poter essere collocati in una struttura museale adeguata. Il progetto si sviluppa su più fronti: l’architettura, l’archeologia ed il paesaggio. Il verde è una componente fondamentale del sistema della città di Verucchio, risulta essere un elemento di unione, che funge talvolta da perimetro del centro, talvolta da copertura della nuda roccia dove l’inclinazione del terreno non ha permesso nel tempo la realizzazione di edifici e strutture urbane, si mette in contrapposizione con la forma e i colori della città.

Green Line Peace Forum (Beirut: Lo spazio del dialogo nella città spartiacque tra Occidente ed Oriente)

Come al giorno dʼoggi si verifica lʼintegrazione (o più spesso lʼemarginazione) della cultura islamica, dalle caratteristiche così differenti e lontane dalla cultura occidentale, con la società contemporanea nella quale viviamo? Riflettendo sulla risposta a tale quesito, alla luce delle conoscenze intraprese durante lʼesperienza erasmus, ho pensato a quale fosse il contesto migliore nel quale investigare e tentare una connessione tra queste due culture. Ho quindi individuato alcune città “modello” per quanto riguarda la convivenza di differenti religioni, crogiuoli di diverse etnie e culture, con una storia radicata di interculturalità: in particolare Sarajevo, Tirana e Beirut. La scelta di allontanarmi da un contesto europeo od addirittura italiano è stata dettata da ragioni storiche e di apertura mentale: in quelle città da anni, forse secoli si verifica la convivenza di differenti confessioni, spesso allʼinterno dello stesso quartiere.

Archeologia della città. Un percorso museografico attraverso Verucchio

L’idea di creare un museo diffuso a scala urbana è dettata dalle grandi potenzialità che ha la città di Verucchio, sia in termini storico – culturali che paesaggistiche. L’intera città viene quindi considerata come oggetto di studio di progetto, ma a due scale differenti: una scala urbana nella sua interezza ed una riferita più precisamente alla nuova espansione di Pian del Monte. La prima cerca di soddisfare tutte quelle mancanze di collegamento o di valorizzazione dei percorsi o dei singoli manufatti che attualmente sono isolati dal contesto paesaggistico. L’idea di museo diffuso a scala urbana è giustificata proprio dalla volontà di non dare un’immagine settorizzata della storia, ma piuttosto dell’evolversi della città in tutte le sue parti. Si cerca quindi di dare un’idea storica di continua evoluzione e stratificazione fino ai giorni nostri e con i nostri interventi progettuali. La seconda, si riferisce allo studio dell’area di Pian del Monte, zona che ospitava l’antico insediamento abitativo villanoviano e poi etrusco. Proprio in quest’area cerchiamo di approfondire il tema del museo e parco archeologico all’interno del sistema urbano. L’obbiettivo principale del progetto di tesi è stato quello di riuscire a riconciliare due parti di città che allo stato attuale non dialogano più fra loro ma in modo indipendente ed isolato. Quindi il primo obbiettivo è stato quello di ricucire quella frattura creata col tempo che è presente oltrepassando le mura antiche ed entrando in Pian del Monte; si tratta perciò prima di tutto di cercare di dare una soluzione ad un problema a scala urbana e poi successivamente concentrarsi sui singoli elementi che compongono il progetto. I temi del progetto sono quindi rivolti al consolidamento della città nella sua interezza e non nell’addizione di più parti che creano un intero. Proprio per questo abbiamo cercato di ridare voce ai resti archeologici attraverso una musealizzazione puntuale e contemporaneamente dare importanza ad una zona che ospitava l’abitato villanoviano rendendola parte integrante della città. L’approccio tenuto è quello di un progetto di architettura per la città, volto a risolvere la frattura fra le due parti di città creando in Pian del Monte un centro alternativo a quello storico.