Progetto – ISYPORT

Progetto ISYPORT ARS01_01202 – Integrated System for navigation risk mitigation in PORTs

ISYPORT affronta la sfida della sicurezza della navigazione in ambito portuale e nelle aree prossime alle infrastrutture portuali, ossia in quelle zone soggette al maggior numero di incidenti marittimi, soprattutto di collisioni e di urti.

Creazione di un sistema coordinato di metodi e di strumenti innovativi, basato su informazioni provenienti da simulazioni numeriche, da sensoristica e da strumenti di supporto alla decisione, volto al riconoscimento di eventi pericolosi e dunque in grado di fornire un supporto alla “situational awareness”.

Si realizzerà un sistema di sensor data fusion e analysis in real-time, attraverso il quale gli utenti, sia professionali che amatoriali, potranno condividere tra loro e con gli operatori portuali tutte le informazioni per una esecuzione sicura delle manovre in porto.

Al fine di validare gli strumenti sviluppati, sarà condotta una sperimentazione degli stessi presso i porti di Augusta e di Catania di competenza dell’Autorità di Sistema Portuale del Mar di Sicilia Orientale. Tale scelta è anche associata al fatto che la regione italiana in cui avviene il maggior numero di incidenti è la Sicilia (Rapporto sui sinistri marittimi.

Infine, sarà realizzato un piano di diffusione dei risultati e di trasferimento tecnologico del progetto rivolto a beneficiari specifici (altri Organismi di Ricerca e altre realtà industriali, Amministrazioni Pubbliche) di diversi livelli (locale, regionale e nazionale).

OR 1

Soggetti coinvolti:

DNV Maritime Italy S.r.l.
La Ricostruzione S.r.l.
Università degli Studi di TRIESTE
Università degli Studi di CATANIA
Università degli Studi di GENOVA

Tipo di attività:

Ricerca Industriale

Durata: 15 mesi

Descrizione

Nella realizzazione di sistemi per il monitoraggio e il controllo della navigazione in ambito portuale volti alla prevenzione degli incidenti, l’identificazione degli scenari di rischio costituisce un elemento essenziale. Per la definizione di una procedura oggettiva occorre identificare in modo chiaro e completo i rischi presenti all’interno delle aree portuali, sia attuali che futuri (in funzione dei possibili sviluppi portuali).

L’OR 1 verrà quindi articolato nelle seguenti attività:

Attività 1.1
Realizzazione di un database sui principali incidenti in campo marittimo in prossimità di aree portuali. (RI)
Soggetto coinvolto: DNV
Al fine di definire in modo appropriato gli scenari di rischio occorre preliminarmente redigere un database dei principali incidenti in ambito portuale, individuando le cause che li hanno generati e gli effetti degli stessi.
Attività 1.2
Definizione delle condizioni di agibilità e operatività delle imboccature portuali (RI)
Soggetto coinvolto: UNIGE
Verrà realizzato uno studio parametrico delle condizioni di agibilità delle imboccature portuali in relazione alle caratteristiche dei mezzi navali, alle condizioni morfologiche del sito, alla tipologia delle strutture portuali, alle condizioni meteomarine (e.g. vento, moto ondoso, marea, correnti)
Attività 1.3
Definizione dei rischi potenziali connessi alla modifica dei terminal portuali per la realizzazione di strutture per il bunkeraggio di navi a propulsione LNG (RI)
Soggetti coinvolti: DNV – LA RICOSTRUZIONE
Una delle nuove sfide che interessano le aree portuali è relativa alla gestione dei sistemi di bunkeraggio di navi a propulsione LNG. Nell’ambito della presente attività verranno definiti i rischi potenziali connessi alla presenza di strutture per il bunkeraggio di navi a propulsione LNG e verranno definiti i criteri per identificare possibili scenari percorribili e realizzabili (shore to ship ovvero ship to ship ovvero offshore to ship) per quanto concerne il bunkeraggio.
Attività 1.4
Identificazione delle caratteristiche di un’unità navale rec-oil destinata ad intervenire in caso di emergenza ambientale (RI)
Soggetto coinvolto: UNITS
Dati ITOPF mostrano che il 90% degli sversamenti di greggio o oli combustibili al di sotto delle 3 tonnellate avviene in aree costiere e portuali. Nell’ambito della presente attività verranno identificate le caratteristiche tipiche che deve possedere un’unità navale rec-oil destinata ad intervenire in caso di emergenza ambientale che possa far base nei porti italiani.
Attività 1.5
Elaborazione di un catalogo delle caratteristiche delle forze di manovra in funzione della tipologia di mezzo navale e condizioni meteo-marine e definizione delle mappe di operatività navale (RI)
Soggetto coinvolto: UNIGE
Verrà effettuata una valutazione delle forze manovra statiche per un certo numero di configurazioni al fine di valutare la possibilità di verificarsi di condizioni critiche con analisi statica. Tale attività permetterà di creare delle polari delle forze e momenti massimi agenti in funzione delle tipologie di carene in esame e delle condizioni meteo-marine. Tali output verranno in una seconda fase rielaborati per valutare la possibilità di verificarsi di condizioni critiche con analisi statica.
Attività 1.6
Definizione degli scenari di rischio (RI)
Soggetto coinvolto: UNICT– LA RICOSTRUZIONE
Usualmente le mappe di rischio vengono redatte con un elevato livello di soggettività. Appare dunque necessario disporre di linee guida che identifichino puntualmente le attività da porre in essere per l’identificazione degli scenari e che servano a trasformare in procedure condivise e standardizzate questa delicata fase di indagine propedeutica. In tale contesto, sulla base dei risultati delle attività sopra indicate, si procederà alla messa a punto di procedure standardizzate, che consentano, note che siano le caratteristiche del porto di interesse, di delimitare l’area che deve essere oggetto dell’analisi e le diverse tipologie di indagine che devono essere svolte

Conoscenze, moduli, elementi componenti, risultati già disponibili o acquisibili
L’esperienza maturata dai partner in tale contesto è dimostrata dalla notevole produzione tecnico-scientifica su tematiche attinenti al rischio in ambito portuale, alla caratterizzazione delle forzanti idrodinamiche e alla definizione di scenari di rischio.
DNV svolge una porzione considerevole delle proprie attività nel settore della valutazione dei rischi della
navigazione anche connessi alla trasformazione di terminal portuali.
L’Università di Genova svolge una porzione significativa della propria attività di ricerca nel settore navale.
In particolare le attività di ricerca e di trasferimento tecnologico sviluppate all’interno del Dipartimento di
Ingegneria Navale Elettrica Elettronica e delle Telecomunicazioni hanno permesso lo sviluppo di conoscenze e capacità operative nella definizione dell’interazione tra le forzanti ambientali, quali onde, correnti e vento, e i mezzi navali per poterne definire il comportamento dinamico e eventuali condizioni operative a seconda dell’utilizzo e delle mansioni a cui è dedicato il mezzo specifico. Tali competenze unite all’esperienza maturata in diversi progetti di ricerca sulla manovrabilità dei mezzi navali e sull’assistenza alle manovre tramite l’impiego di mezzi specifici (rimorchiatori), permettono una definizione esaustiva delle condizioni operative per la realizzazione di specifiche manovre in ambito portuale. L’università di Genova ha sviluppato e impiegato in questo ambito diversi codici numerici (open source e proprietari) per la stima dei RAO delle diverse imbarcazioni e per la valutazione delle condizioni cinematiche e dinamiche a cui viene sottoposto un mezzo navale in navigazione e in fase di manovra.
L’Università di Trieste ha già affrontato lo sviluppo di soluzioni innovative per la propulsione navale basate sull’utilizzo sia di combustibili con flashpoint inferiore a 60° C (TRIM – Tecnologia e Ricerca Industriale per la mobilità Marina) che tecnologie ibrido elettriche (GEI, POR FESR). Parallelamente sono stati condotti studi volti ad incrementare sia la sicurezza del mezzo navale (safety e security) che la preservazione dell’ambiente marino all’interno del quale la nave si trova ad operare (EASME – ASSESS – Advanced Skills in Safety, Environment and Security at Sea, POR FESR ACTIVE – Air Cavity Technology for inland Vessels, POR FESR ZELAG – Zero Emission navigation LAguna di Grado, POR FESR EDSS – Emergency Decision Support System). Tutti questi studi sono stati spesso contestualizzati a casi reali.
L’Università di Catania ha maturato una considerevole esperienza nel settore marittimo e portuale sia
nell’ambito di progetti di ricerca (Progetti Europei SEDMOC, SANDPIT, Hydralab III, Hydralab IV,
Hydralab+, PON Seaport- Sviluppo di tecnologie innovative per la Sostenibilità Energetica ed Ambientale di cantieri nautici ed aree PORTuali) che di servizi al territorio(Convenzioni con le principali società di
costruzione e di ingegneria italiane nell’ambito dello sviluppo di progetti nei porti di Augusta, Catania,
Pozzallo, Trapani, Palermo e Messina). Inoltre, nell’ambito del progetto PON LEW – Land Slide Early
Warning, l’Università di Catania è stata coinvolta nella valutazione degli scenari di rischio associato ad
infrastrutture di trasporto.
LA RICOSTRUZIONE S.r.l. appartiene al COMAP (Consorzio Opere Marittime ed Attività Portuali) che ha
sviluppato nell’ambito del progetto PON01_02309 MAGINOT “Sistema integrato per il monitoraggio e la
tutela dell’ambiente urbano, extraurbano e marino” la progettazione e installazione in mare di Boe
galleggianti di tipo Meda Elastica.

Description

For an appropriate development of a maritime transport monitoring system aiming at the early warning in case of navigation accidents, the identification of the risk scenarios is a key feature. Possible present and future risks will be identified and classified- Such an analysis will help to develop a standard risk assessment procedure. The following activities will be implemented in WP1.

Task 1.1
Development of a database of the relevant casualties and attacks occurred in the proximity of port areas (RI).
Partner: DNV
The database will be useful for identifying the relevant risk scenarios and then to analyse the causes and the effects related to the different type of risks.
Task 1.2
Identification of the operability and requirements for the entrance in the port area (RI).
Partner: UNIGE
A parametric analysis on the operability and requirements for the entrances in the harbour area will be carried out, taking into account the following characteristics: boat dimensions, site morphological configuration, harbour infrastructures, wave climate (wind, waves, tide, currents).
Task 1.3
Definition of the potential risk related to the changes in the harbour terminal infrastructures
due to the presence of LNG storage plants (RI)
Partner: DNV – LA RICOSTRUZIONE
One of the new challenges in the harbour area is the management of LNG vessel bunkering system.
Task 1.3 will identify the potential risks related to the introduction inside the harbour of LNG bunkering systems and to define possible solutions for the bunkering activities (shore to ship, or ship to ship, or offshore to ship).
Task 1.4
Identification of the characteristic of oil recovery ship (rec-oil) which operates in case of
environmental disaster (RI)
Partner: UNITS
ITOPF database shows that 90% of oil dispersion lower than 3 tons happens in harbour and coastal areas.
In Task 1.4, the main requirements of a rec-oil ship able to be operative in Italian harbours are evaluated and assessed.
Task 1.5
Development of a database on the forces involved in the manoeuvres related to the ship
dimension and characteristics and to the maritime climate. Definition of operability maps in the harbour areas (RI)
Partner: UNIGE
This activity will be focused on evaluating the static forces involved in different type of manoeuvres inside the harbours as a function of the different vessel types and of the meteocean conditions. These information will be employed in a following phase in order to define eventual critical conditions for manoeuvre operations.
Task 1.6
Reference risk scenarios (RI)
Partner: UNICT– LA RICOSTRUZIONE
In order to eliminate the subjectivity, which usually affects the drafting of risk maps, it is very useful to have guidelines that identify the appropriate procedure and methodology for risk scenario identification, useful for the development of shared and standardized procedures. In this context, on the basis of the results obtained in the previous tasks, standardized procedures will be developed. Once the main features of the port are known, the proposed guidelines will allow to cluster the areas to be further investigated in terms of risk and to propose a check-list of analysis to be carried out.

The experience gained by partners in this context is demonstrated by the remarkable technical and scientific production of partners on port risk issues, the characterization of hydrodynamic forcing and the definition of risk scenarios.
DNV works in the field of risk assessment of navigation also related to the transformation of port terminals.
Specifically in the last two years he has conducted studies related to the risk assessment at several ports all over the world.
The University of Genoa has a long-time expertise in the field of naval research. In particular, the research
and technological transfer activities developed within DITEN have enabled the development of knowledge and operational capabilities in the definition of the interaction between environmental forces such as waves, currents and wind, and type of ships. Such a know-how will be extremely useful for defining the operational conditions for different dynamic conditions sensitive to the tasks of the different ship. These skills coupled with the experience gained in various research projects on manoeuvrability of naval vehicles and on the assistance of manoeuvres through the use of specific vessels (tugboats), allow for an exhaustive definition of operational conditions for carrying out specific manoeuvres in the port area. The University of Genoa has developed and implemented in this field several numerical codes (open source and not) for estimating the RAOs of the different boats and for assessing the kinematic and dynamic conditions to which a naval vessel is subjected both when cruising and when manoeuvring.
University of Trieste has already dealt with the development of innovative marine propulsion solutions based on the use of gas with a flashpoint below 60 ° C (TRIM) and hybrid electric technologies (GEI, POR FESR). At the same time, studies have been carried out to increase the safety of the naval vehicle (safety and security) and the preservation of the marine environment within which the ship is operating (FRA, ASSESS, POR FESR ACTIVE – Air Cavity Technology for inland Vessels, POR FESR ZELAG – Zero Emission
navigation LAguna di Grado, POR FESR EDSS – Emergency Decision Support System). All of these studies
have been often contextualized to real cases.
The University of Catania has gained considerable experience in the maritime and port sectors both in
research projects (European Projects SEDMOC, SANDPIT, Hydralab III, Hydralab IV, Hydralab +, PON
Seaport – Development of Innovative Technologies for Sustainability of the Harbour area) and in
engineering services (consultancy activites for leading construction and engineering companies in the field of project development in the ports of Augusta, Catania, Pozzallo, Trapani, Palermo and Messina). Also, within the PON LEW project – Land Slide Early Warning, the University of Catania has been involved in assessing the risk scenarios associated with transport infrastructures.
LA RICOSTRUZIONE belongs to the COMAP group, which has designed and installed sea buoys of MEDA
Elastic type in the framework of the project PON01_02309 MAGINOT “Integrated system for monitoring
and protection of the urban, extra-urban and marine environments”.

OR 2

Soggetti coinvolti:

Etna Hitech società consortile per azioni
Università degli Studi di CATANIA
Università degli Studi di GENOVA
Università degli Studi di TRIESTE

Tipo di attività:

Ricerca Industriale

Durata: 26 mesi

Descrizione

Sia la valutazione della sicurezza della navigazione delle navi in avvicinamento alle aree portuali o in allontanamento da esse sia la valutazione degli scenari di inquinamento in ambito portuale non possono prescindere dalla conoscenza delle forzanti meteomarine a cui sono soggette le navi. Tuttavia, gli attuali modelli di previsione presentano una risoluzione spaziale non compatibile con le caratteristiche geometriche e funzionali delle opere portuali. Occorre, dunque, predisporre una catena modellistica capace di rispondere alle esigenze sopra riportate.

Attività 2.1
Modello regionale di previsione delle condizioni meteomarine (a scala di bacino regionale) (RI)
Soggetto coinvolto: UNIGE
I modelli di previsione delle condizioni del moto ondoso sono sviluppati su griglie di calcolo molto ampie dell’ordine delle decine di km. Occorre dunque definire le caratteristiche dei modelli regionali di previsione a scala regionale che riducano la risoluzione delle informazioni su griglie dell’ordine di 1-2 km.
Attività 2.2
Downscaling dinamico delle informazioni sul clima meteo-marino a scala utile per le manovre di accesso-uscita dal porto in funzione delle caratteristiche dei mezzi navali (RI)
Soggetto coinvolto: UNICT – UNIGE
Anche i modelli regionali non consentono di ottenere informazioni utili alla scala portuale e risulta necessario implementare ulteriori modelli di dettaglio.
Al tal fine si definiranno le caratteristiche ottimali, in termini di risoluzione spaziale e tempi di calcolo, delle griglie di calcolo in relazione alle caratteristiche geomorfologiche dei siti (caratteristiche planimetriche delle opere foranee, acclività dei fondali, etc.), verranno definiti i protocolli di interfaccia tra i modelli a scala regionale e quelli di dettaglio.
Attività 2.3
Rete neurale/Intelligenza Artificiale per il nowcasting e/o forecasting del clima meteomarino in prossimità dei porti (RI)
Soggetti coinvolti: UNICT – UNIGE
I modelli fisicamente basati sopra descritti presentano lo svantaggio di essere onerosi dal punto di vista computazionale.
Tale caratteristica si scontra con le esigenze di un sistema di nowcasting e/o forecasting volto a fornire informazioni a sistemi di ausilio alle scelte delle decisioni connessi alla navigazione in ambito portuale. Al contrario sistemi basati su reti neurali e processi di apprendimento statistico possono surrogare i modelli fisicamente basati ma con tempi di calcolo enormemente ridotti.
Al fine di superare i limiti sopraesposti verrà sviluppato un modello neurale per la predizione delle altezze d’onda su interi domini basato su un algoritmo MultiLayer Perception.
Attività 2.4
Modellistica numerica di possibili scenari di inquinamento da greggio o oli minerali in area portuale a seguito di incidente (RI)
Soggetto coinvolto: UNITS
Uno dei principali rischi in ambito portuale è connesso alla fuoriuscita di inquinanti dalle navi. Nell’ambito della presente attività verranno sviluppati modelli numerici per la definizione degli scenari di rischio connessi alla presenza di greggio o oli minerali sulla superfice dello specchio acqueo a seguito di incidenti.
Attività 2.5
Modellazione ad agenti per la rappresentazione del traffico in ingresso/uscita (RI)
Soggetto coinvolto: EHT
Per lo studio dei pattern utilizzati dai naviganti nelle manovre di ingresso e uscita dalli porti e per la definizione degli scenari di rischio si studierà e implementerà una piattaforma ad agenti (ABM). La piattaforma integrerà il modello ad agenti che consente di simulare le interazioni tar le singole imbarcazioni impegnare nelle manovre, una piattaforma GIS per la rappresentazione spaziale dell’ambiente in cui il traffico navale si svolge, e un modello dinamico per la rappresentazione delle condizioni micro-climatiche meteomarine. Caratteristica di particolare innovatività è lo studio di una piattaforma in cui gli agenti si relazioneranno tra loro in un ambiente spaziale georiferito, in modalità multi-task asincrono e soft realtime
Attività 2.6
Realizzazione mappe di operatività navale
Soggetto coinvolto: UNIGE
L’accoppiamento delle informazioni sul clima ondoso elaborate ad alta risoluzione con le informazioni dinamiche di risposta e governabilità delle diverse tipologie di navi consente la definizione di specifiche condizioni operative all’interno e in prossimità delle aree portuali. Le mappe ottenute possono essere utilizzate nello sviluppo di Decision Support Systems (DSS) per la programmazione e la gestione delle operazioni marittime.

Conoscenze, moduli, elementi componenti, risultati già disponibili o acquisibili
L’unità operativa UNIGE ha sviluppato nell’ultimo decennio esperienza e capacità specifiche nella modellazione e re-analisi delle condizioni meteomarine all’interno del bacino del Mediterraneo a partire
dalle scale di bacino O(50km) fino ad arrivare alle scale dei paraggi costieri O(500m). UNIGE inoltre è in
grado di offrire capacità di calcolo sia per quanto riguarda la previsione dinamica, disponendo di un cluster di calcolo di 196 cores, sia per le operazioni di re-analisi per la valutazione degli scenari di rischio
(www.dicca.unige.it/meteocean). Le competenze di UNIGE, inoltre, abbracciano anche l’interazione tra le
variabili meteo-marine e i mezzi navali (definizione dei RAO e delle condizioni di sicurezza operativa e di
confort per il personale a bordo) e lo sviluppo di algoritmi di Machine Learning e di Intelligenza Artificiale
per lo sviluppo di proiezioni a breve termine a basso costo computazionale (downscaling statistico). UNIGE è coinvolta nel progetto Interreg SICOMAR+ (SIstema transfrontaliero per la sicurezza in mare COntro i rischi della navigazione e per la salvaguardia dell’ambiente MARino) che ha come obiettivo la riduzione dei rischi legati agli incidenti nella navigazione e le loro conseguenze sulla vita umana, i beni e l’ambiente.
L’Università di Catania ha sviluppato negli ultimi anni una notevole esperienza nella realizzazione di modelli di propagazione del moto ondoso ad alta risoluzione sia nell’ambito di progetti di ricerca (PON SEAPORT) che di servizi al territorio. Inoltre, l’Università di Catania ha realizzato alcuni modelli neurali per la previsione del moto ondoso.
L’Università di Trieste ha maturato una notevole esperienza nella modellistica dello sversamento e della
diffusione del petrolio in mare, applicando tale modello allo studio della dispersione nel porto industriale di Trieste e nel porto di Barcellona (Spagna) in seguito a sversamento accidentale. Il primo dei due studi è stato effettuato per SIOT-TAL, il terminale petrolifero sito nel porto di Trieste che trasporta il greggio in centro Europa. Il secondo, di ambito scientifico, è stato sviluppato in collaborazione con il gruppo di Idraulica marittima dell’Università Politecnica della Catalogna.
EHT ha maturato una notevole esperienza nella modellazione ad agenti che interagiscono tra loro in ambienti spaziali nell’ambito del progetto PON Smart Cities “CLARA” nel corso del quale tecnologie innovative e di nuovi sistemi integrati per la prevenzione dei rischi, la difesa e la messa in sicurezza del territorio, attraverso l’impiego di soluzioni basate sull’impiego di tecnologie ICT.

Description

WP 2: Computationally efficient early warning model for the near-real time management.
Both the assessment of the safety of navigation of ships approaching or moving away from harbour areas
and the assessment of pollution scenarios cannot ignore the influence of local meteocean conditions.
However, available forecast models have a spatial resolution that is not compatible with the geometric and functional features of harbour infrastructures. It is therefore necessary to set up a modelling chain able to fulfil the above requirements.

Task 2.1
Modelling of maritime forecast at a regional scale (small scale) (RI)
Partner: UNIGE
The results on the wave motion of forecast models are usually available on very large computational grids, which are order of the tens of kilometres. It is therefore necessary to define the characteristics of regional forecast models that are able to reduce the resolution of the information on grids of the order of 1-2 km in a reliable way.
Task 2.2
Dynamic downscaling of met-ocean modeling results at a scale useful for control harbor operations depending on ship characteristics (RI)
Partners: UNICT – UNIGE
Regional models do not allow to obtain useful information at the port scale and further detail models are needed.
Therefore, the optimal characteristics, in terms of spatial and time resolution of calculation, are tuned. In particular, the calculation grids are calibrated in relation to the geomorphologic characteristics of the sites (layout characteristics of harbour terminal, water depth, etc.). Finally, guidelines for the downscaling model activity (regional to detailed models) are developed.
Task 2.3
Neural network/Artificial Intelligence for the nowcasting and/or forecasting of wave climate in proximity of harbour area (RI)
Partners: UNICT – UNIGE
The physically-based models described above have the disadvantages of being computationally demanding and are not able to be used for the nowcasting and/or forecasting system to assist decision-makers in navigation decisions in the harbour area. Neural network systems and statistical learning processes can overcome such a limit. A neural model for predicting wavelengths over entire domains will be developed based on a MultiLayer Perception algorithm.
Task 2.4
Numerical modelling of oil dispersion scenarios or mineral oils dispersion in the harbour area caused by accidents (RI)
Partner: UNITS
One of the major risks in the port area is related to the release of pollutants from ships. In Task 2.4, numerous models for the definition of risk scenarios related to the presence of oils on the water surface as a result of accidents will be developed.
Task 2.5
Agent-based modeling in/out traffic (RI)
Partner: EHT
We will deepen trends, compare patterns about vessel traffic in/out ports and define risk scenarios through a novel agent platform (ABM). The platform will integrate the agent model that simulates the interactions between individual vessels, a GIS platform for spatial representation of the port environment in which the vessel traffic takes place, and a dynamic model for the representation of marine weather conditions.
Challenge is the study of a platform where agents will interact each other in a georeferenced space environment, in asynchronous and soft realtime multi-task way, in which each navigational agent can react to environmental stress by triggering different simultaneous tasks without waiting the end of the first of them, as it is the usual pattern followed in ABM development.
Task 2.6
Development of naval operation maps (RI)
Partner: UNIGE
The coupling of wave climate information elaborated at high resolution with the dynamic information of response and governability of the different type of ships allows the definition of specific operational conditions inside and nearby the harbour areas. The maps obtained can be used in the development of Decision Support Systems (DSS) for scheduling and managing maritime.

The UniGe Operational Unit has experience and specific capabilities in modeling and re-analyzing wave
climate conditions within the Mediterranean basin analysing from large scale O (50km) to the coastal scales O (500m). UniGe is also able to offer computational capabilities both in terms of dynamic prediction, having a 196-core computation cluster, and for the risk scenario assessment (www.dicca.unige.it/meteocean). The skills of UniGe also encounters the interaction between the weather-marine variables and the ship types (definition of RAO and of the crew operating and comfort conditions) and the development of Machine Learning algorithms and Artificial Intelligence for the development of short-term low-cost computational forecast (statistical downscaling). Furthermore, UniGe is presently involved in the Interreg SICOMAR + project (cross-border maritime safety program for marine navigation and marine conservation) aimed at reducing the risks associated with naval accidents and their consequences on human life, goods and the environment.
The University of Catania has developed over the last few years a remarkable experience in the development of wave propagation models of high resolution both in the field of research projects (PON SEAPORT) and of engineering services. In addition, the University of Catania’s Operational Unit has developed activities related to the creation of neural models for predicting wave motion.
The University of Trieste has developed short-range oil spill models which can be applied to harbour areas. These models were used for accident risk analysis in Trieste’s industrial harbour. Both Liquid and Solid State Spills (TAR) are treated using Lagrangian patterns.
EHT gained considerable experience in spatial agent modeling within the PON Smart Cities project
“CLARA”, during which EHT deepened novel patterns for developing smart technology for mitigating the
impact of hydrogeological hazards in an urban environment.

OR 6

Soggetti coinvolti:

DNV Maritime Italy S.r.l.
Etna Hitech società consortile per azioni
La Ricostruzione S.r.l.
UKE – Università Kore di ENNA
Università degli Studi di CATANIA

Tipo di attività:

Ricerca Industriale
Sviluppo Sperimentale

Durata: 42 mesi

Descrizione

Attività necessarie per la realizzazione dell’obiettivo
L’obiettivo dell’OR è quello di realizzare un piano di diffusione dei risultati e di trasferimento tecnologico
del progetto rivolto a beneficiari specifici (altri Organismi di Ricerca e altre realtà industriali, Amministrazioni Pubbliche) e a diversi livelli (locale, regionale e nazionale).
Di seguito si descrivono le attività previste nel presente OR.

Attività 6.1a
Studio e definizione di standard e linee guida per la diffusione dei risultati scientifici (RI)
Soggetti coinvolti: UNICT – DNV
Questa attività prevede lo studio e la definizione di standard e buone pratiche da seguire per la diffusione e il trasferimento tecnologico dei risultati scientifici di progetto.
Attività 6.1b
Diffusione e creazione d’impatto (SS)
Soggetti coinvolti: EHT – UKE – LA RICOSTRUZIONE
- Azioni rivolte alle imprese e alle P.A.
  Le azioni, che verranno messe in atto ai fini del raggiungimento concreto degli obiettivi, possono essere così esplicitate:
  - azioni promozionali verso le imprese pubblico/private volte da un lato all’emersione del loro fabbisogno tecnologico e dall’altro al loro rapido ed efficace accesso informativo alle opportunità tecnologiche offerte dal progetto;
  - incentivazione delle imprese per l’introduzione di tecnologie di prodotto e processo e per la realizzazione di progetti in comune con il sistema della ricerca;
  - interventi integrati (promozione-ricerca-innovazione) nelle regioni della convergenza, aree a vocazione specifica ovvero con specifici problemi di carattere scientifico-territoriale.
- Azioni di comunicazione e diffusione dei risultati
  - Azioni di promozione
    Realizzazione di un logo identificativo del progetto da utilizzarsi, nel rispetto dell’informativa necessaria ai sensi del Regolamento comunitario sopra citato.
    Attività informative e di pubblicità dirette ai mezzi di comunicazione di massa (note e comunicati stampa, annunci pubblicitari, inserti sui giornali più diffusi, ecc.) da implementare per pubblicizzare le attività progettuali.
    Conferenze tecnico-scientifiche. Si prevede di realizzare un kick-off meeting all’avvio delle attività, con visita tecnica al sito pilota e con la verisimile partecipazione anche di ricercatori non direttamente coinvolti nel progetto e studenti universitari interessati. Al termine del progetto si prevede una conferenza tecnico scientifica da tenersi in Sicilia, che vedrà la partecipazione, in qualità di relatori, sia di personale che ha lavorato nelle fasi del progetto sia di parti interessate, chiamati ad approfondire alcune tematiche specifiche. E’, inoltre, prevista la partecipazione a seminari e conferenze nazionali ed internazionali su tematiche scientifiche attinenti quelle progettuali e l’organizzazione di meeting semestrali di partecipanti al progetto aperti ad eventuali stakeholders.
    Organizzazione di un incontro per la presentazione dei risultati, presso ASSOPORTI, con la partecipazione dei partner del progetto ISYPORT , insieme ai membri di AdSP (autorità di sistema portuale).
  - Azioni di informazione
    Progettazione e realizzazione di un sito web attraverso un’applicazione CMS, realizzazione degli strumenti di comunicazione (servizi news, comunicati ufficiali, documentazione, ecc.);
    Materiale informativo e Pubblicazioni scientifiche. Si tratta, per i primi, di documenti agili, che forniscono indicazioni sull’uso delle risorse e informano sui risultati della ricerca e sono destinati a supportare l’attività di animazione territoriale, i convegni, i seminari e gli eventi. Le pubblicazioni rappresentano un contributo alla promozione e alla valorizzazione dell’attività di ricerca e mettono in condivisione i risultati degli studi
    svolti.
    Seminari tematici. Si prevede l’organizzazione di seminari e giornate informative, allo scopo di offrire un’informazione aggiornata e completa sulle attività di ricerca del progetto o Conferenze stampa.
- Azioni di animazione e trasferimento tecnologico
  - Attività di promozione ed animazione tecnologica
    L’attività di animazione tecnologica si sostanzia nell’organizzazione di seminari tematici e workshop. Si
    prevede l’organizzazione di seminari e workshop allo scopo di presentare le opportunità per le persone, le
    imprese e gli enti del territorio interessati a sviluppare progetti di ricerca industriale, innovazione e
    trasferimento tecnologico.
  - Attività di trasferimento tecnologico
    Servizi di aggiornamento sui temi dell’innovazione e del trasferimento tecnologico
    Front desk per assistenza al trasferimento tecnologico.
    Assistenza alla brevettazione e azioni specifiche inerenti alla proprietà intellettuale: valutazione dell’innovatività delle idee ed eventuale azione di tutela (deposito di domande di brevetto); attività di supporto nella gestione dell’iter burocratico per la concessione di licenze o la richiesta di brevetti.
    Attività di accompagnamento per la sperimentazione e la prototipazione.

Conoscenze, moduli, elementi componenti, risultati già disponibili o acquisibili
Il partenariato ha una vasta esperienza in progetti di disseminazione e comunicazione.

Description

WP6: Diffusion and impact creation
The objective of the present WP is the dissemination of the results and the technology transfer to specific
beneficiaries (other research organizations and other industrial partners, public administrations) and at
different levels (local, regional and national).
The activities of this OR are described below:

Task 6.1a
Study and definition of standards and guidelines for the dissemination of scientific results (RI)
Subjects involved: UNICT – DNV
This activity involves the study and definition of standards and good practices to be followed for the dissemination and technology transfer of the scientific results of the project.
Task 6.1b
Dissemination and impact creation (SS)
Subjects involved: EHT – UKE – LA RICOSTRUZIONE
The activities described in this WP are described in detail as following.
- Actions directed at companies and Public Administrations
  The actions that will be implemented for the purpose of achieving the specific objectives, are summarized as:
  - promotional activities for public / private companies aimed at the evaluation of their technological needs and at providing a rapid and effective access to the information and the technological opportunities offered by the project;
  - incentives for the introduction of product and process technologies and for joint projects with the research system;
  - integrated interventions (promotion-research-innovation) in the regions of convergence, areas with specific vocation or areas with specific scientific-territorial problems.
- Communication and dissemination of the results
  - Promotion Actions
    Realization of an identification logo of the project.
    Information and advertisment activities directed to mass media (press releases, advertisements, inserts in the most popular newspapers, etc.).
    Technical-scientific conferences. A kick-off meeting is planned to be held at the start of the activities, with a technical visit to the pilot site and with the likely participation of researchers not directly involved in the project and interested university students. At the end of the project, a technical-scientific conference is expected to be held in Sicily, which will see the participation, as speakers, of both personnel who worked in the project phases and interested parties, called to deepen some specific issues. Participation in national and international seminars and conferences on scientific issues relating to project planning and the organization of half-yearly meetings of project participants open to any stakeholders are also envisaged.
    Organization of a meeting for the presentation of the results, at ASSOPORTI, with the participation of the partners of the ISYPORT project, together with the members of AdSP (port system authority).
  - Information Actions
    Design and implementation of a website platform through a CMS application, implementation of communication tools (news services, official announcements, documentation, etc.);
    Information Materials and Scientific Publications. The information material are documents that provide guidance on the use of resources and inform about research results and are intended to support the awareness of the risk of navigation in port areas, through conferences, seminars and events. Publications are a contribution to the promotion and valorization of research activities.
    Theme seminars. It is planned to organize seminars and information days in order to provide up-to-date and complete information on project research activities or press conferences.
- Animation Actions and Technology Transfer
  - Promotional activities and technological animation
    The technology animation is based on the organization of theme seminars and workshops. Workshops are planned to present opportunities for people, businesses and local authorities interested in developing industrial research, innovation and technology transfer projects.
  - Technology transfer activities
    Upgrading services on innovation and technology transfer issues
    Front desk for technology transfer assistance.
    Patent assistance and specific intellectual property actions: assessment of innovation ideas and possible protection action (deposit of patent applications); support activities in the management of bureaucracy for licensing or patent applications.
    Accompanying activities for experimentation and prototyping.

The partnership has a wide experience in dissemination and communication projects.

OR 3

Soggetti coinvolti:

Etna Hitech società consortile per azioni
La Ricostruzione S.r.l.
UKE – Università Kore di ENNA
Università degli Studi di CATANIA

Tipo di attività:

Ricerca Industriale

Durata: 35 mesi

Descrizione

Attività necessarie per la realizzazione dell’obiettivo
L’accesso alle aree portuali deve avvenire in sicurezza anche e, soprattutto, in presenza di condizioni
meteomarine avverse e di ridotta visibilità.
Per rispondere a tale esigenza è necessario disporre di un sistema che integri le informazioni provenienti sia da modelli sia da dati acquisiti in campo. A tal fine, l’OR 3 si occuperà della messa a punto di un sistema di monitoraggio e controllo della navigazione in ambito portuale.
Attività 3.1
Stazione di rilievo in mare (RI)
Soggetti coinvolti: EHT – LA RICOSTRUZIONE – UKE
In ambito portuale i dati di maggiore interesse sono relativi al moto ondoso e al vento. Mentre le
caratteristiche delle stazioni anemometriche oggi presenti sul mercato soddisfano le esigenze di un sistema di controllo della navigazione, gli ondametri presentano ancora oggi una scarsa affidabilità o costi elevati.
Nell’ambito della presente OR si provvederà allo studio di una nuova stazione di rilievo in mare delle
condizioni del moto ondoso, comprensivo dei sistemi di trasmissione dei dati, da impiegare in ambito
portuale.

Attività 3.2
Sistema di acquisizione radar in banda X (RI)
Soggetto coinvolto: UKE
I dati acquisiti dai sistemi di misura diretti puntuali non consentono di valutare la variabilità spaziale del
moto ondoso. Al fine di superare tale limite, si svilupperà un sistema radar in banda X che consentirà di
valutare le correnti superficiali, il moto ondoso, l’evoluzione dei fondali e il tracciamento dei bersagli
nell’area antistante il porto in un raggio di qualche chilometro.
L’implementazione del sistema richiederà una integrazione sia hardware sia software. La prima necessaria
poiché i due sistemi di monitoraggio e tracciamento dei bersagli dovranno condividere lo stesso radar, la seconda avrà lo scopo di interfacciare i due software in modo che le misure dello stato del mare possano
essere utilizzate per ottimizzare le performance del sistema di tracciamento dei bersagli. La conoscenza,
infatti, dello stato del mare consentirà una migliore taratura delle soglie su cui sono basati gli algoritmi di
tipo C-FAR per il rilevamento dei bersagli. La conoscenza delle correnti superficiali e del moto ondoso,
fornite dal sistema radar, consentiranno di supportare le manovre di avvicinamento, ingresso e uscita delle imbarcazioni dai porti. Il sistema integrato sarà arricchito da una antenna AIS per ogni ambito portuale considerato, per la ricezione delle informazioni trasmesse dalle navi. Tali informazioni saranno integrate nel sistema di tracciamento dei bersagli allo scopo di avere una visione più ampia dello scenario in mare e di avere una conoscenza più chiara della presenza di imbarcazioni cooperanti e non cooperanti nell’area portuale.

Attività 3.3
Sistema di rilievo delle condizioni dell’imboccatura con tecnologia IR
Soggetto coinvolto: UNICT
Il controllo della navigazione portuale deve avvenire anche in condizioni di visibilità ridotte e nelle ore
notturne. In tali casi non è possibile assistere la navigazione con sensori di tipo ottico, ma è necessario
acquisire informazioni ricorrendo a sistemi di sensing ridondanti e basati su tecnologie diverse. In tale
contesto, verranno verificate le potenzialità dell’utilizzo di immagini acquisite da camere ad infrarossi, ad
elevate prestazioni e dotate di sensori ad alta risoluzione. Queste dovranno consentire un’accuratezza
compatibile con le operazioni portuali e un livello di risoluzione sufficiente a riconoscere i mezzi navali di
dimensioni minori.
Inoltre, tramite l’accoppiamento di due termocamere sarà sviluppato un sistema di ricostruzione 3D delle
immagini. La fase di acquisizione delle immagini nell’infrarosso dovrà essere seguita da una fase di
elaborazione delle immagini per il riconoscimento della tipologia di natanti e per la ricostruzione e la
predizione delle traiettorie degli stessi. Si ricorrerà a reti neurali non lineari di tipo deep, allenate mediante tecnologie semi-supervised che hanno già dimostrato di avere successo nel trattamento delle immagini.

Conoscenze, moduli, elementi componenti, risultati già disponibili o acquisibili
LA RICOSTRUZIONE S.r.l. appartiene al COMAP (Consorzio Opere Marittime ed Attività Portuali) che ha
sviluppato nell’ambito del progetto PON01_02309 MAGINOT “Sistema integrato per il monitoraggio e la
tutela dell’ambiente urbano, extraurbano e marino” la progettazione e installazione in mare di Boe
galleggianti di tipo Meda Elastica.
L’Università di Enna “Kore” vanta una consolidata esperienza nel campo dello studio e sviluppo di sistemi
radar, che deriva dalla partecipazione attiva di alcuni suoi docenti a progetti di ricerca che hanno consentito di sviluppare una tecnologia d’avanguardia, consistente in una gamma di radar HF per monitorare in tempo reale le condizioni della superficie marina. Con il sostegno di modelli numerici i dati radar puntano a fornire informazioni accurate in una ampia varietà di applicazioni, tra le quali sicurezza e navigazione più sicura. Il sistema radar HF può fornire mappe di correnti superficiali orarie con una risoluzione geometrica di 3,0 km che, insieme ad una serie temporale di mappe di CHL-a e SST, permette lo studio sulla complementarità di tali informazioni nella determinazione delle variabilità̀ spazio-temporali della circolazione di larga scala. Tali sistemi, inizialmente messi a punto per scopi di ricerca, oggi possono diventare strumenti di misura a supporto di attività̀ di search & rescue e di monitoraggio.
I ricercatori dell’Università degli studi di Catania sono impegnati da anni in attività di sintesi e caratterizzazione di Soft Sensor, per applicazioni in ambito sia civile, sia industriale. Si tratta di strutture di calcolo che permettono di stimare il valore di grandezze difficilmente misurabili, sfruttando dati disponibili di altre grandezze e ricorrendo a un approccio di tipo data-driven. In particolare, l’attività condotta in tale contesto ha fatto ricorso a strutture di calcolo neurale e neuro-fuzzy per l’implementazione di Soft Sensors non lineari che hanno permesso di progettare sensori di notevole interesse nella produzione industriale e nel controllo della qualità dell’aria. Recentemente tale attività è stata ulteriormente approfondita ricorrendo allo sviluppo di Soft Sensor mediante procedure di Deep Learning integrati con sistemi di rilievo a infrarossi.
Con riferimento ai problemi relativi al monitoraggio nell’ambito dei sistemi di trasporto, inoltre l’Università ha inoltre al suo attivo la partecipazione al progetto PON Ricerca e Competitività 2007-2013 – Asse I – “Sistemi integrati per il monitoraggio, l’early warning e la mitigazione del rischio idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione”.
EHT ha acquisito una notevole esperienza all’interno del progetto PON Smart Cities “CLARA”, durante il
quale EHT ha approfondito nuovi modelli per lo sviluppo di tecnologie intelligenti per mitigare l’impatto dei rischi idrogeologici in un ambiente urbano.

Description

WP 3: Integrated system for the control and monitoring of the maritime transport
Access to port areas must be safe even in the presence of adverse met-ocean conditions. Systems that provide support to ship in transit on the basis of the harbour layout characteristics and in relation to the weather conditions are needed.
In order to respond to this need, it is necessary to have a system that integrates information from both
modeling and monitoring activities.

Task 3.1
Metocean climate monitoring station (RI)
Partner: EHT – LA RICOSTRUZIONE – UKE
In the harbor area, the most interesting data are related to waves, currents and wind. The characteristics of anemometer stations on the market today meet the requirements of a marine navigation control system, while buoy data do not yet meet these requirements due to low reliability and/or high costs.
In this WP a new sea monitoring station including data transmission systems will be studied and
implemented suitable for use in port areas.

Task 3.2
X-ray radar monitoring system (RI)
Partner: UKE
Data obtained from direct measurement systems do not allow to evaluate the spatial variability of wave
motion. In order to overcome this limitation, an X-band radar system will be developed to allow surface
currents, wave motion, sea bottom evolution and target tracking in the area in front of the harbour within a few kilometres radius. The analysis of X-band radar data allows in fact to extract, in real time and with great accuracy, information on the state of the sea, on the surface current field and, where appropriate, on the bathymetry of the bottom up to a 6 km distance from the radar antenna.
The implementation of the integrated system will require both hardware and software integration. The hardware integration is needed because the monitoring system and the tracking system will have to share the same radar. The software integration is needed in order to link the two software and to guarantee the
performance optimization of the target tracking system adopting data coming from the monitoring system. In fact, the knowledge of sea status will allow a better calibration of the thresholds on which C-FAR algorithms are based for the target detection and recognition. Furthermore, the knowledge of surface current and wave motion, provided by the radar system, will support the approaching, inbound and outbound manoeuvres. The integrated system will be enhanced by an AIS antenna for each port area considered for reception of ship-to-air information. This information will be integrated into the target tracking system in order to have a wider view of the sea environment and to have a clearer understanding of the presence of cooperating and non-cooperating ships in the port area.

Task 3.3
Acquisition information system of the condition at the harbour entrance trough IR technology
Partner: UNICT
The maritime traffic control in the harbour area must also be carried out in the presence of reduced visibility conditions (night, adverse meteorological conditions, etc). In such conditions, it is necessary to acquire redundant information which should be processed by a system based on different technologies.
In this context, the implementation of high performance infrared cameras mounting sensors with an
optimized resolution will be carried out. The image analysis algorithm will be compatible with port
operations and will allow to resolve and to recognize small ships. Furthermore, through the coupling of two thermal imaging cameras, a 3D image reconstruction system will be provided. The image processing will be carried out to recognize the types of ship and to track and predict their trajectories. Deep neural networks will be used to this aim, which will be trained by means of semi-supervised technologies which have been proven to be successful in image treatment.

OR 4

Soggetti coinvolti:

DNV Maritime Italy S.r.l. – DNV Maritime Italy S.r.l – sede di Vimercate
DNV Maritime Italy S.r.l. – DNV Maritime Italy S.r.l.- sede di Napoli
Università degli Studi di GENOVA
Etna Hitech società consortile per azioni – EHT Leucatia CT

Tipo di attività:

Ricerca Industriale

Durata: 28 mesi

Descrizione

Attività necessarie per la realizzazione dell’obiettivo
La piattaforma ha l’obiettivo di migliorare la sicurezza della navigazione nell’area di pertinenza portuale
anche in condizioni di visibilità ridotta e meteo-marine avverse. La piattaforma realizzerà un sistema di
“sensor data fusion” e analysis in real-time, attraverso la quale gli utenti, sia professionali che amatoriali,
potranno condividere tra loro e con gli operatori portuali tutte le informazioni per una esecuzione sicura delle manovre in porto. Sfida della ricerca è studiare una soluzione di navigazione assistista per la marineria minore e che non richieda quindi l’installazione a bordo di strumentazione avanzata. Le attività attraverso le quali verrà studiata la soluzione sono le seguenti:

Attività 4.1
Sviluppo del sistema di trasmissione e di integrazione delle informazioni (RI)
Soggetto coinvolto: EHT
Qui si studierà un componente ETL (Extract Transform Load) aperto e standard per avere accesso alle
sorgenti di informazioni (CCVT, sensori di prossimità, stazioni climatiche…) rilevanti ai fini della
conduzione sicura delle manovre nell’area di pertinenza portuale, dall’avvicinamento all’approdo, e per
verificare il loro grado di verosimiglianza sia preliminarmente che aggiornato con continuità nel corso dello svolgimento delle manovre stesse;

Attività 4.2
Sviluppo del centro di elaborazione, controllo e indirizzamento dati (RI)
Soggetto coinvolto: EHT
Questa attività prevede lo studio di un sistema che consentirà di tracciare automaticamente l’intero processo di gestione della manovra e di effettuare una valutazione multi-criterio dell’efficienza ed efficacia della manovra stessa. Questa valutazione è finalizzata all’individuazione di buone pratiche per arricchire incrementalmente la base di conoscenza della piattaforma migliorandone nel tempo la sua capacità di supporto;

Attività 4.3
Sviluppo della piattaforma client per la navigazione assistita (RI)
Soggetto coinvolto: EHT – DNV
Si studierà una piattaforma che consentirà di elaborare in “soft real-time” uno scenario di sintesi relativo alle manovre in corso, abilitando inoltre la rete di “sensori umani” per acquisire informazioni rilevanti per la definizione dello scenario in cui il complesso di manovre sono in via di svolgimento. Lo scenario di
riferimento sarà selezionato da un portafoglio di scenari modello che verranno studiati in fase preliminare e progressivamente aggiornato in real-time nel corso dello sviluppo della manovra.

Attività 4.4
Sistema di supporto real-time alle manovre in modalità di realtà aumentata (RI)
Soggetto coinvolto: EHT – DNV – UNIGE
Si studierà una piattaforma che fornirà agli utenti un sistema di navigazione assistita ogni-tempo in modalità realtà aumentata implementata su device mobili commerciali. Sfida del sistema è offrire ai naviganti una visione in soggettiva, senza richiedere alcuna dotazione strumentale a bordo del natante, ma elaborando i segnali di quella collocata sull’infrastruttura portuale.

Attività 4.5
Piattaforma di addestramento learning delle tecniche di ingresso-approdo sicuro al variare delle condizioni di traffico e meteoclimatiche (RI)
Soggetto coinvolto: EHT – DNV – UNIGE
Si studierà un simulatore per l’elaborazione del portafoglio di scenari di rischio di riferimento che verrà
utilizzato per la formazione dei naviganti alle manovre di avvicinamento, ingresso, uscita e allontanamento dal porto, oltre che per lo studio di buone pratiche che contribuiscano alla sicurezza della navigazione nell’area portuale

Attività 4.6
Integrazione del sistema di now-casting e forecasting (RI)
Soggetto coinvolto: EHT – UNIGE
In questo task la piattaforma verrà integrata con i modelli di previsione del microclima meteomarino per dare ai naviganti d’accesso ad un sistema automatico di supporto alla programmazione e alla gestione event-driven in “soft real-time” delle manovre in via di svolgimento.

Conoscenze, moduli, elementi componenti, risultati già disponibili o acquisibili
Lo sviluppo degli strumenti di supporto per l’assistenza all’approdo e alle manovre sicure si basa sulle
esperienze e sulle attività di ricerca e progettuali sviluppate in ambito navale e di modellazione meteo-marina delle unità operative (cfr. progetti di ricerca riportati nella descrizione dei singoli partner).
Lo sviluppo di questa OR implica quindi l’interazione tra le competenze specifiche dell’ingegneria portuale e navale proprie degli Enti di Ricerca, le competenze operative e industriali delle Aziende e infine le competenze di ICT per la restituzione efficace delle informazioni prodotte nell’ambito dello sviluppo
tecnologico.
EHT ha acquisito una notevole esperienza all’interno del progetto PON Smart Cities “CLARA”, durante il
quale EHT ha approfondito nuovi modelli per lo sviluppo di tecnologie intelligenti per mitigare l’impatto dei rischi idrogeologici in un ambiente urbano.
DNV svolge una porzione considerevole delle proprie attività nel settore della valutazione dei rischi della
navigazione anche connessi alla trasformazione di terminal portuali.
L’Università di Genova svolge una porzione significativa della propria attività di ricerca nel settore navale.
In particolare le attività di ricerca e di trasferimento tecnologico sviluppate all’interno del Dipartimento di
Ingegneria Navale Elettrica Elettronica e delle Telecomunicazioni hanno permesso lo sviluppo di conoscenze e capacità operative nella definizione dell’interazione tra le forzanti ambientali, quali onde, correnti e vento, e i mezzi navali per poterne definire il comportamento dinamico e eventuali condizioni operative a seconda dell’utilizzo e delle mansioni a cui è dedicato il mezzo specifico. Tali competenze unite all’esperienza maturata in diversi progetti di ricerca sulla manovrabilità dei mezzi navali e sull’assistenza alle manovre tramite l’impiego di mezzi specifici (rimorchiatori), permettono una definizione esaustiva delle condizioni operative per la realizzazione di specifiche manovre in ambito portuale. L’università di Genova ha sviluppato e impiegato in questo ambito diversi codici numerici (open source e proprietari) per la stima dei RAO delle diverse imbarcazioni e per la valutazione delle condizioni cinematiche e dinamiche a cui viene sottoposto un mezzo navale in navigazione e in fase di manovra.
L’Università di Catania ha maturato una considerevole esperienza nel settore marittimo e portuale sia
nell’ambito di progetti di ricerca (Progetti Europei SEDMOC, SANDPIT, Hydralab III, Hydralab IV,
Hydralab+, PON Seaport- Sviluppo di tecnologie innovative per la Sostenibilità Energetica ed Ambientale di cantieri nautici ed aree PORTuali) che di servizi al territorio(Convenzioni con le principali società di
costruzione e di ingegneria italiane nell’ambito dello sviluppo di progetti nei porti di Augusta, Catania,
Pozzallo, Trapani, Palermo e Messina). Inoltre, nell’ambito del progetto PON LEW – Land Slide Early
Warning, l’Università di Catania è stata coinvolta nella valutazione degli scenari di rischio associato ad
infrastrutture di trasporto.

Description

The platform aims to improve navigation safety in the port area even in low visibility and weather-adverse
marine conditions. The platform will develop a system of “sensor data fusion” and real-time analysis,
through which both professional and amateur users will be able to share with each other and with port
operators all the information for a safe execution of port operations. The challenge of research is to study a navigational assistant’s approach to minor mining and therefore do not require the installation on board of advanced instrumentation. The activities through which the solution will be studied are as follows:

Task 4.1
Development of the data acquisition and integration system (data portability, national MSP directives)
Partner: EHT
This activity will focus on an open and standard ETL (Extract Transform Load) software component for
gathering the information collected by a distributed sensor network (CCVT, proximity sensors, climatic
stations …). ETL’s tasks are the acquisition of time series, triggering a validation process, processing them
and then loading them to the available models and machine learning algorithms.

Task 4.2
Development of the data processing, control and data loading center
Partner: EHT
This activity will focus on the system that will automatically trace the whole marine traffic in the area of
interest (spatio temporal data processing), and perform a multi-criteria evaluation of the efficiency and
effectiveness of the path of each vessel. This assessment aims to identify good practices in order to
incrementally enrich the platform knowledge base and improve its capability to give effective suggestions to end users;

Task 4.3
Development of the navigation aid client device
Partner: EHT – DNV
This activity will focus on the platform will enable a “soft real-time” view of what is going on in the port
area, also enabling a network of “human sensors” to catch relevant information. The platform will give to
the user a scenario that will be selected from a portfolio of models defined during a system training stage
and progressively updated in real-time;

Task 4.4
Augmented reality Real-time navigation support system
Partner: EHT – DNV – UNIGE
This activity will focus on a real time navigation support system to be developed. It will provide an
augmented reality and all weather view to the end users through off the shelf mobile devices (Tablet or
smartphones). Challenge of this task is to design a software system able to give a subjective viewpoint to the user without requiring any instrumentation onboard the ship. The software system will develop the subjective viewpoint by processing the signals gathered from the sensors (CCVT, proximity sensors, climatic stations …) which are placed on the port infrastructure.

Task 4.5
Training platform for safe inbound-docking techniques at varying traffic and meteoclimatic conditions
Partner: EHT – DNV – UNIGE
In this task a training platform will be designed, it will be used for recognizing the usual patterns and the
relevant risk scenarios and it will be also used for end users training, as well as for the study of good practices that can contribute to the marine traffic safety in the port area

Task 4.6
Integration of the now-casting and forecasting system
Partner: EHT – UNIGE
In this task, the platform will be integrated with the meteo-marine models, in order to make available to the users an event-driven and “soft real-time” support system for managing the vessels approaching courses which are in progress.

The development of support tools for berthing assistance and safe maneuvers is based on the experience in research and design activities developed in naval and marine weather modeling of operational units (see research projects in the description of individual partners).
The development of this WP therefore implies the interaction between the specific competences of the port and naval engineering of the Research Entities, the operational and industrial skills of the Companies, and finally the ICT skills for the effective return of the information produced through technological development.
EHT gained considerable experience in spatial agent modeling within the PON Smart Cities project
“CLARA”, during which EHT deepened novel patterns for developing smart technology for mitigating the
impact of hydrogeological hazards in an urban environment.
DNV works in the field of risk assessment of navigation also related to the transformation of port terminals.
Specifically in the last two years he has conducted studies related to the risk assessment at several ports all over the world.
The University of Genoa has a long-time expertise in the field of naval research. In particular, the research
and technological transfer activities developed within DITEN have enabled the development of knowledge and operational capabilities in the definition of the interaction between environmental forces such as waves, currents and wind, and type of ships. Such a know-how will be extremely useful for defining the operational conditions for different dynamic conditions sensitive to the tasks of the different ship. These skills coupled with the experience gained in various research projects on manoeuvrability of naval vehicles and on the assistance of manoeuvres through the use of specific vessels (tugboats), allow for an exhaustive definition of operational conditions for carrying out specific manoeuvres in the port area. The University of Genoa has developed and implemented in this field several numerical codes (open source and not) for estimating the RAOs of the different boats and for assessing the kinematic and dynamic conditions to which a naval vessel is subjected both when cruising and when manoeuvring.
The University of Catania has gained considerable experience in the maritime and port sectors both in
research projects (European Projects SEDMOC, SANDPIT, Hydralab III, Hydralab IV, Hydralab +, PON
Seaport – Development of Innovative Technologies for Sustainability of the Harbour area) and in
engineering services (consultancy activites for leading construction and engineering companies in the field of project development in the ports of Augusta, Catania, Pozzallo, Trapani, Palermo and Messina). Also, within the PON LEW project – Land Slide Early Warning, the University of Catania has been involved in assessing the risk scenarios associated with transport infrastructures.

OR 5

Soggetti coinvolti:

Autorità di Sistema Portuale del Mare di Sicilia Orientale
DNV Maritime Italy S.r.l.
Etna Hitech società consortile per azioni
La Ricostruzione S.r.l.
UKE – Università Kore di ENNA
Università degli Studi di CATANIA
Università degli Studi di GENOVA
Università degli Studi di TRIESTE

Tipo di attività:

Ricerca Industriale
Sviluppo Sperimentale

Durata: 34 mesi

Descrizione

Attività necessarie per la realizzazione dell’obiettivo
La sperimentazione avverrà in due porti che mostrano una grande diversità sia per tipologia di attività, di
infrastrutture e di traffico marittimo. Il porto industriale di Augusta, in cui è prevista la realizzazione di un
impianto di bunkeraggio per navi a propulsione LNG, e il porto turistico anche esso localizzato nella rada di Augusta per la nautica minore.

Attività 5.1
Analisi degli scenari di rischio (SS)
Soggetto coinvolto: UNICT
Il primo passo riguarda l’identificazione degli scenari di rischio seguendo i criteri, le procedure e i protocolli definiti e messi a punto nell’ambito dell’OR1. Come risultato finale saranno prodotte carte degli scenari basate su legende-tipo funzionali.

Attività 5.2
Identificazione di possibili scenari percorribili e realizzabili per quanto concerne il bunkeraggio di navi propulse a LNG nel porto di Augusta (SS)
Soggetti coinvolti: UNITS – DNV
Sulla base delle attività sviluppate negli OR precedenti si procederà alla identificazione di possibili scenari
percorribili e realizzabili per quanto concerne il bunkeraggio di navi propulse a LNG nel porto di Augusta

Attività 5.3
Progettazione esecutiva e realizzazione del sistema di rilevamento (SS)
Soggetti coinvolti: ADSP – UKE – UNICT – LA RICOSTRUZIONE
Per i siti di Augusta si prevede l’installazione di reti di monitoraggio sia puntuali che areali costituite da
sistemi di misurazione delle caratteristiche del moto ondoso, anemometri, radar in banda X, camere
termiche. Inoltre, saranno eseguiti delle indagini bati-topografiche per rilevare l’effettivo stato delle opere
foranee, con particolare riferimento all’imboccatura portuale.

Attività 5.4a
Ottimizzazione della catena modellistica ad alta risoluzione su scala portuale RI
Soggetti coinvolti: UNIGE
L’attività prevede l’ottimizzazione della catena modellistica per le previsioni meteomarine ad alta risoluzione su scala portuale e la standardizzazione dei dati prodotti sia per la condivisione e consultazione di applicativi terzi, sia per la valutazione delle condizioni di moto ondoso e di navigazione in prossimità/ingresso al porto.

Attività 5.4b
Realizzazione dei modelli di calcolo per il caso studio SS
Soggetti coinvolti: UNICT – UNITS
Per i due siti sarà implementata la catena modellistica dalla scala regionale alla scala portuale messi a punto nell’OR2, necessaria per le operazioni di nowcasting e forecasting del clima meteomarino a supporto del sistema di supporto alle decisioni per la mitigazione dei rischi connessi alla navigazione.

Attività 5.5
Realizzazione del centro raccolta dati, del centro di calcolo e del sistema di trasmissione ai dispositivi client (SS)
Soggetti coinvolti: ADSP – EHT – UNICT
Nell’ambito della presente attività si realizzerà un centro per la raccolta dei dati acquisiti e per le
elaborazioni numeriche. Particolare attenzione verrà posta nella realizzazione dell’integrazione delle diverse fonti dati che saranno disponibili. Inoltre, sarà realizzato il sistema di trasmissione ai dispositivi client della piattaforma di navigazione assistita

Attività 5.6
Sperimentazione del sistema integrato in area portuale (SS)
Soggetti coinvolti: ADSP – UKE – UNICT – EHT – LA RICOSTRUZIONE
Una volta installati i sistemi di acquisizione e particolarizzati i modelli di calcolo ai casi in studio sarà
necessario un periodo di calibrazione e un’attività di validazione dei prodotti forniti dai sistemi integrati. La validazione dei dati idrodinamici fornite dal sistema radar verrà fatta tramite il confronto con le misure
d’onda fornite dai sensori ondametrici puntuali e/o l’ausilio di modelli previsionali. La stima della posizione, della velocità e della rotta dei bersagli fornite dal radar in banda X verrà validata tramite il confronto con le informazioni fornite dall’antenna AIS e relative alle imbarcazioni presenti nell’area portuale. Tutti i dati confluiranno al centro di elaborazione e saranno quindi indirizzati ai dispositivi client.

Attività 5.7
Valutazione complessiva degli aspetti scientifici della sperimentazione (SS)
Soggetto coinvolto: UNICT
La valutazione complessiva degli aspetti scientifici della sperimentazione sarà curata da UNICT, con il
concorso di tutti gli altri partner.

Attività 5.8
Applicabilità ed esportabilità delle soluzioni sperimentate (SS)
Soggetto coinvolto: DNV
La valutazione circa l’applicabilità ed esportabilità delle soluzioni emerse da questa fase di sperimentazione che sarà sviluppata da DNV

Conoscenze, moduli, elementi componenti, risultati già disponibili o acquisibili
LA RICOSTRUZIONE S.r.l. appartiene al COMAP (Consorzio Opere Marittime ed Attività Portuali) che ha
sviluppato nell’ambito del progetto PON01_02309 MAGINOT “Sistema integrato per il monitoraggio e la
tutela dell’ambiente urbano, extraurbano e marino” la progettazione e installazione in mare di Boe
galleggianti di tipo Meda Elastica.
DNV svolge una porzione considerevole delle proprie attività nel settore della valutazione dei rischi della
navigazione anche connessi alla trasformazione di terminal portuali. La sua ampia esperienza consentirà di valutare appieno i risvolti industriali della nuova piattaforma integrata.
EHT ha maturato una notevole esperienza nella modellazione ad agenti che interagiscono tra loro in ambienti spaziali nell’ambito del progetto PON Smart Cities “CLARA” nel corso del quale tecnologie innovative e di nuovi sistemi integrati per la prevenzione dei rischi, la difesa e la messa in sicurezza del territorio, attraverso l’impiego di soluzioni basate sull’impiego di tecnologie ICT.
L’Università degli Studi di Catania ha partecipato alle fasi sperimentali di diversi progetti di ricerca. Tra
questi i progetti PON “LEW – Land Slide Early Warning” e PON “Seaport- Sviluppo di tecnologie
innovative per la Sostenibilità Energetica ed Ambientale di cantieri nautici ed aree PORTuali” in cui si è
occupata, tra l’altro, della progettazione e realizzazione dei campi sperimentali. In particolare, nell’ambito
del PON LEW sono state condotte le analisi degli scenari di rischio su infrastrutture di trasporto ed è stata curata la progettazione e realizzazione dei campi di prova, oltre a collaborare alla realizzazione del centro di controllo. Inoltre, nell’ambito del progetto, PON Seaport oltre alla fase di modellazione numerica,
l’Università degli Studi di Catania ha provveduto all’installazione di ondametri e correntometri e alla
succesiva fase di analisi e validazione dei dati di campo acquisiti.
L’Università degli Studi di Genova ha maturato negli ultimi anni diverse esperienze nel campo del
trasferimento tecnologico nei campi della modellazione meteomarina, dell’interazione dinamica tra le
imbarcazioni e le forzanti meteorologico, nella stima delle forze in gioco durante le manovre in aree portuali.
Tali competenze sono state riconosciute in diverse occasioni tramite il coinvolgimento delle unità operative di ingegneria marittima e portuale e di ingegneria navale in diversi progetti di ricerca a livello nazionale e internazionale (su tutti il progetto Interreg SICOMAR+ che ha visto il coinvolgimento di entrambe le unità di ricerca). Infine le competenze inerenti lo sviluppo di algoritmi nel campo dell’intelligenza artificiale, oltre ad essere all’avanguardia da un punto di vista accademico, sono state impiegate in diversi campi quali la diagnostica medica, la robotica e l’analisi di big-data; il presente progetto offrirebbe l’opportunità di implementare ed applicare queste tecniche a un campo per ora inesplorato per UniGe.
L’Università di Enna “Kore” vanta una consolidata esperienza nel campo dello studio e sviluppo di sistemi
radar, che deriva dalla partecipazione attiva di alcuni suoi docenti a progetti di ricerca che hanno consentito di sviluppare una tecnologia d’avanguardia, consistente in una gamma di radar HF per monitorare in tempo reale le condizioni della superficie marina.
L’Università degli Studi di Trieste, in collaborazione con l’Associazione italiana di TEcnica NAvale
(ATENA) in occasione di un workshop dal titolo “LNG and ELECTRIC SHORE POWER infrastructures in
the ports of the future: technological solutions for sustainability“ organizzato nel 2016 ha avuto modo di
approfondire le esperienze maturate sul territorio nazionale in occasione dell’unica operazione di
bunkeraggio di navi propulse a gas operata in Italia al porto di Civitavecchia e di confrontarle con le best
practice seguite già da tempo nel nord Europa.

Description

The experimentation will take place in two ports which present a great diversity both in terms of type of
activity, infrastructure and maritime traffic. The industrial port of Augusta, where the construction of a
bunkering plant for LNG-propelled ships is planned, and the tourist port, also located in the Augusta
roadstead for minor boating.

Task 5.1
Analysis of the risk scenarios (SS)
Partner: UNICT
The first step is the identification of the risk scenarios at the test sites following the criteria and procedures defined in the WP1. Results of the present task it will be the design of scenario maps based on legend of functional operation.

Task 5.2
Identification of possible and feasible scenarios for the introduction of bunkering system of LNG propelled vessels in the port of Augusta (SS)
Partners: UNITS – DNV
According to the activities developed in the previous WPs, the identification of possible and feasible
scenarios for the introduction of bunkering system of LNG propelled vessels in the port of Augusta will be
carried out.

Task 5.3
Design and realization of the acquisistion system (SS)
Partners: ADSP – UKE – UNICT – LA RICOSTRUZIONE
For tht test sites in Augusta, both point and areal monitoring devices will be installed. The network of the
installed devices will consist of: wave gauge measurement buoys, anemometers, X-ray radar, thermal
cameras. In addition, bathymetric surveys will be carried out in order to provide information on the state of the breakwater infrastructures, with particular reference to the port entrance.

Task 5.4a
Optimization of the high resolution modeling chain on a port scale RI
Subject involved: UNIGE
The activity involves the optimization of the modeling chain for sea and high-level forecasts on a port scale and the standardization of the data produced both for the sharing and consultation of third party applications, and for the assessment of wave and navigation conditions in the vicinity. / entrance to the port.

Task 5.4b
Creation of the calculation models for the case study SS
Subjects involved: UNICT – UNIT
For the two sites, the modeling chain from the regional scale to the port scale developed in the OR2 will be implemented, necessary for the nowcasting and forecasting of the sea climate to support the decision support system for the mitigation of risks associated with navigation.

Task 5.5
Realization of data center, computing center, and transmission system to client devices (SS)
Partners: ADSP – EHT – UNICT
The aims of this task is the development of a central data center which will receive data coming from the
monitoring network. The data integration with the numerical results will be carried out by the computing
center. The transmission system will be in charge of sending the elaborated results to the client devices of the assisted navigation platform.

Task 5.6
Validation of the experimental campaign(SS)
Partners: ADSP – UKE – UNICT – LA RICOSTRUZIONE – EHT
Once X-band radar systems and IR cameras will be installed, the calibration of system and the setting of
parameters will be carried out. Then a validation activity for the evaluation of the performances of the two
integrated systems will be performed. The validation of the wave and surface current estimations provided by the radar system will be performed though the comparison of wave measurement data coming from the buoys measurements and / or by means of predictive wave models. The estimate of the position, speed, and target route of the ships, acquired by means of the X-band radar, will be validated using as reference data the one gathered by the AIS antenna and the one provided by the boats in the port area.

Task 5.7
Overall assessment of the scientific aspects of experimentation (SS)
Partner: UNICT
The evaluation of the scientific performances of the experimental phase of the project will be performed by UNICT, with the collaboration of all the other partners.

Task 5.8
Applicability and transferability of Experimented Solutions (SS)
Partner: DNV
The evaluation of the applicability and transferability of the solutions, recognized during the Living lab
activity, will be assessed by DNV.

LA RICOSTRUZIONE belongs to the COMAP group, which has designed and installed sea buoys of MEDA
Elastic type in the framework of the project PON01_02309 MAGINOT “Integrated system for monitoring
and protection of the urban, extra-urban and marine environments”.
DNV has a considerable share of its activities in the field of risk assessment of navigation, also related to the transformation of port terminals. His extensive experience will enable ISYPORT to fully appreciate the
industrial implications of the new integrated platform.
EHT gained considerable experience in spatial agent modeling within the PON Smart Cities project
“CLARA”, during which EHT deepened novel patterns for developing smart technology for mitigating the
impact of hydrogeological hazards in an urban environment.
The University of Catania has participated in the experimental phases of several research projects. These
include PON “LEW – Land Slide Early Warning” and PON “Seaport- Development of Innovative
Technologies for Energy and Environmental Sustainability of Shipyards and Ports”, where it has dealt with,
inter alia, design and construction of experimental fields. In particular, under PON LEW, risk scenarios
were analyzed on transport infrastructures and the design and implementation of test fields were carried out, as well as collaborating on the implementation of the control center. Also, within the project, PON Seaport, in addition to the numerical modeling phase, the University of Catania has installed wave gauges and current meters and it has worked on the analysis and validation of acquired field data.
The University of Genoa has gained experience in recent years in the field of technological transfer in
metocean modeling, in dynamic vessel interaction modeling with weather forcings, in the estimation of the forces involved during maneuvers in port areas. These competencies have been recognized on several
occasions through the involvement of the coastal engineering and naval engineering units in various
national and international research projects (all of the Interreg SICOMAR+ project, which expects the
involvement of both units of research). Finally, the competences inherent in the development of algorithms in the field of artificial intelligence have been used in many fields, such as medical diagnostics, robotics and big-data analysis, as well as being outstanding academically; the present project would offer the opportunity to implement and apply these techniques to an unexplored field for UniGe.
The University of Enna “Kore” has a well-established experience in the study and development of radar systems, which stems from the active participation of some of its faculty in research projects that have enabled the development of cutting-edge technology, consisting of a range of HF radars to monitor sea surface conditions in real time.
The University of Trieste, in collaboration with the Italian Association of Naval Techniques (ATENA), during
the workshop “LNG and ELECTRIC SHORE POWER infrastructures in the ports of the future: technological solutions for sustainability“ organized in 2016, was able to deepen the experiences gained on the national territory during the unique Italian bunkering experience carried out at the port of Civitavecchia and to compare with the best practices that have long been pursued in northern Europe. Subsequently, in other studies, UNITS has identified the technological solutions that can be used for the bunkering of gas propulsion vessels (ASSESS) and, according to the articulated national and international environment
protection regulations, has developed real-case studies contextualized at the Trieste harbour and to the
Milazzo harbour (used for the connection between Sicily and the Aeolian Islands)