A Distributed IoT Platform for Real-Time Indoor Environmental Quality Management

Le persone trascorrono circa il 90% del loro tempo in ambienti chiusi, rendendo la Qualità Ambientale Interna (Indoor Environmental Quality, IEQ) un fattore critico che influisce direttamente sulla salute, sul comfort e sulla produttività umana. Di conseguenza, è essenziale monitorare continuamente i parametri legati alla IEQ, come la qualità dell’aria, il comfort termico e l’illuminazione. Tuttavia, i sistemi edilizi convenzionali incontrano spesso difficoltà nel monitoraggio di tali dati, tra cui la gestione di dispositivi di rilevamento eterogenei e il trattamento di flussi continui di dati ad alto volume, necessari per consentire analisi e risposte quasi in tempo reale. Per affrontare queste sfide, questa tesi propone la progettazione e l’implementazione di una piattaforma IoT distribuita, oltre a un digital twin, per la gestione della IEQ. L’obiettivo principale della piattaforma è supportare l’acquisizione, l’integrazione, la gestione, l’analisi e la visualizzazione di diversi indicatori di IEQ all’interno di un’architettura scalabile e modulare, abilitando l’interoperabilità per integrare nuove funzionalità. Vengono impiegate diverse soluzioni di archiviazione per gestire in modo efficiente i dati dei sensori in tempo reale e i metadati di sistema. Questo lavoro estende una piattaforma IoT open-source preesistente, integrando nuovi componenti e miglioramenti per soddisfare i requisiti specifici di un monitoraggio e un’analisi completi della IEQ. Un ulteriore contributo significativo è lo sviluppo di un digital twin modulare che fornisce una rappresentazione 3D sincronizzata dello spazio monitorato. Il digital twin elabora le misurazioni quasi in tempo reale e le trasforma in metriche spaziali di comfort. Tali metriche vengono valutate rispetto agli standard europei di comfort, generando indicazioni significative per attivare adeguate strategie di controllo quasi in tempo reale e operazioni di sistema ottimizzate. Inoltre, è stata sviluppata un’interfaccia utente moderna e intuitiva, che offre un’esperienza fluida per la gestione del sistema, le attività di analisi e i processi decisionali guidati dall’utente. Questa tesi rappresenta un primo passo verso un ecosistema intelligente a circuito completamente chiuso, in cui il processo decisionale può evolvere da un’automazione basata su regole a decisioni adattive e guidate dai dati, migliorando così il comfort degli occupanti e l’efficienza energetica.