Nuovo sistema per le localizzazioni automatiche degli eventi sismici basato su tecnologie web: NewWBSM

Con il presente lavoro viene realizzata una nuova versione del sistema Web Based Seismological Monitoring NewWBSM), finalizzato alla pubblicazione in tempo reale dei risultati del processing dei segnali sismici ed alla visualizzazione, downloading e analisi dei dati via Internet. Tale sistema, oltre a fornire la localizzazione degli eventi sismici, fornisce anche tutti i parametri di qualità calcolati dal programma di localizzazione e consente di visualizzare le forme d'onda, i picking delle fasi ed i relativi residui, offrendo il quadro completo delle informazioni utili alla valutazione della corretta detezione dell'evento ed alla sua classificazione sulla base dell'analisi visiva della forma d'onda. In particolare NewWBSM sfrutta la tecnologia XML per la rappresentazione dei dati parametrici relativi alle localizzazioni ipocentrali e costituisce un data base degli eventi sismici localizzati, comprendente forme d'onda e parametri sintetici, che si aggiorna automaticamente ogni qual volta è localizzato un nuovo evento. NewWBSM rappresenta un sistema del tutto indipendente dalla piattaforma su cui opera, e, parametrizzando la parte di configurazione del sistema stesso, fa in modo che ogni modulo sia in grado di leggere, in fase di avvio, una serie di parametri da file di configurazione utili al corretto funzionamento. A tale scopo è stato utilizzato come data base MySQL, in grado di girare su una vasta gamma di piattaforme, sono state modificate tutte le procedure di interrogazione al nuovo data base, rendendo NewWBSM indipendente dalla piattaforma, e parametrizzate un certo numero di variabili in modo da rendere configurabile il sistema senza dover ricompilare il codice sorgente. NewWBSM è stato realizzato secondo una struttura a livelli logici. In particolare tre sono i livelli che rappresentano il sistema complessivamente: dati, intermedio e presentazione. Il primo è il livello che fornisce servizi non direttamente disponibili tramite il Server Web. Questi servizi sono generalmente forniti da applicazioni indipendenti dall'ambiente Web. Tipici esempi di applicazioni presenti a questo livello sono server dati (DBMS), server di mail e delle applicazioni in uso presso l’Osservatorio Vesuviano, quali: • Sistema Sismometrico Modulare Integrato (SISMI); • Earthworm. Il secondo è il livello servente, che offre servizi al livello presentazione e dati. In particolare si occupa di ricevere informazioni dal livello dati ed eventualmente inserirle nel data base, oppure accogliere le richieste da parte di un operatore per reperire l’informazione dal data base e renderla disponibile al livello presentazione. Questo è il livello che si occupa di dare una veste grafica a tutto il contenuto del data base

SISTEMI DI TELECONTROLLO SU RETE ETHERNET EGSM PER STAZIONI SISMICHE

La gestione e la manutenzione di sistemi di monitoraggio remoti richiede notevole dispendio di risorse umane. La complessità dei sistemi utilizzati necessita di metodi di protezione hardware e software (watchdog) atti a limitare interferenze esterne quali sovratensioni sulle linee di segnale e di alimentazione o blocchi indesiderati. Può talvolta accadere che per cause impreviste, quali ad esempio scariche atmosferiche a breve distanza, i sistemi elettronici si pongano in una condizione di blocco, pur senza subire danni strutturali significativi. Tale situazione è spesso risolvibile con una procedura di spegnimento e successivo riavvio dei sistemi. Si comprende come tale semplice procedura richieda l’impiego di risorse nel caso di apparecchiature poste a grande distanza o in siti difficilmente raggiungibili in avverse condizioni meteorologiche , come i sistemi di monitoraggio della Rete sismica di Stromboli e alcune installazioni della Rete Sismica Vesuvio. Per minimizzare la necessità di tali interventi di manutenzione è stato realizzato un sistema di controllo remoto, che consente operazioni di comando e verifica a distanza. È possibile controllare qualsiasi tipo di dispositivo tramite rete ethernet. In alternativa a tale supporto è stato sviluppato un telecontrollo che utilizza la rete cellulare GSM. Il primo sistema utilizza la rete ethernet e consente un reset completo dei sistemi ad esso collegati. Anche il secondo permette di resettare i sistemi ad esso collegati, ma differisce dal primo sia per l’utilizzo della rete GSM che per la funzione che consente il monitoraggio h24 dell’alimentazione. Non sempre è presente la rete ethernet o una sufficiente copertura del segnale GSM in corrispondenza dei siti presso i quali sono effettuate installazioni; per tale motivo sono stati sviluppati sistemi che sfruttano mezzi di trasmissione diversi. Di seguito saranno descritti: 1. Sistema di telecontrollo su rete ethernet. 2. Sistema di telecontrollo su rete GSM

IL SISTEMA DI ANALISI AUTOMATICA DEI SEGNALI SISMICI VLP DELLO STROMBOLI

Nel corso degli anni ‘90 l’uso di reti sismiche broadband in aree vulcaniche attive ha permesso di osservare in numerosi casi, segnali VLP (Very Long Period), ovvero segnali transienti con periodo dominante nella banda 2-50 s. Lo Stromboli, che con la sua persistente attività è un generatore di segnali VLP, è uno dei pochi vulcani su cui opera una rete sismica estesa costituita da stazioni broadband. A partire dal maggio 2003, è attivo presso la sede INGV Osservatorio Vesuviano un sistema automatico, denominato EOLO, per il rilevamento, la localizzazione e l’analisi in tempo reale di questi segnali. Il sistema EOLO riceve in ingresso (via internet) i segnali sismici registrati dalla rete broadband INGV dello Stromboli e fornisce, attraverso un’interfaccia web, sia i dati relativi ai singoli eventi VLP che delle statistiche giornaliere, mensili e annuali. L’interfaccia web interagisce con 3 database diversi: quello delle “forme d’onda”, il “catalogo eventi” e il database “statistiche”. Il database “forme d’onda” è costituito da un insieme di file in formato SAC, creati a partire dai segnali “grezzi” ricevuti in input. Il “catalogo eventi” rappresenta il cuore di tutto il sistema ed è implementato mediante SQL. Per ciascun evento VLP individuato, vengono determinati i parametri ipocentrali e le ampiezze alle varie stazioni e vengono inserite nel database “catalogo eventi”. Con periodicità oraria, viene aggiornato il database “statistiche”, costituito da grafici con gli andamenti orari e giornalieri del numero di eventi, della loro intensità e dell’andamento medio della polarizzazione dei segnali sismici VLP. L’interfaccia web consente di visualizzare, attraverso applet Java e script CGI, la localizzazione di ciascun evento, le forme d’onda, spettri e spettrogrammi, ed altre informazioni ritenute utili. Il sistema di rilevamento/localizzazione, che costruisce il database “catalogo eventi” è basato sull’analisi della coerenza delle forme d’onda VLP registrate alle varie stazione. Un calcolatore parallelo, basato su un cluster di 64 processori, esegue in tempo reale l’analisi della funzione semblance (indicativa della coerenza) su una griglia di dimensioni 8 km x 8 km x 2 km a spaziatura regolare 100 m x 100 m x 50 m, centrata sullo Stromboli. L’accadimento di un evento VLP produce il superamento di un valore di soglia della funzione semblance. La posizione del valore massimo della funzione semblance, durante un evento, è assunta come localizzazione. Nei prossimi mesi al sistema esistente sarà aggiunto un modulo per l’inversione della funzione sorgente dei singoli eventi VLP

Sistemi di trasmissione WiFi per il monitoraggio sismico del Vesuvio

First-year engineering students at the University of Queensland used an interactive webbook to acquire information skills. These helped them search information resources for their projects, which they are required to undertake as part of the subject Introduction to professional engineering. The information skills exercise was an integral part of the project and worth 10% of the overall assessment. The exercises were only available on the Web, allowing the students to enter their answers from home or wherever they had access to the Internet. All answers were marked automatically using a database of all possible answers. Students were able to go back to check their answers. Students were assessed on both their responses to the exercises and also their final bibliography which largely reflected the impact of the webbook. The entire process was evaluated. This paper presents the process and the outcomes of the first-year engineering project involving use of WWW for information skills instruction. The webbooks can be found at http://www.library.uq.edu.au/9e105/

Il Sito Web accessibile dell’Osservatorio Vesuviano

Il sito web dell’Osservatorio Vesuviano (OV) nasce nel 1997. Lo scopo era quello di fornire informazioni sullo stato di attività dei vulcani della Campania, per i quali l’Osservatorio Vesuviano gestisce le reti strumentali di monitoraggio, nonché di far conoscere le attività scientifiche e i dati prodotti dall’ente. Nel 2002 il sito ha subito una sostanziale riorganizzazione, a seguito di una ristrutturazione dell’Osservatorio Vesuviano, che insieme ad altri istituzioni scientifiche affini era confluito, all’inizio del 2001, nell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) diventandone la Sezione di Napoli. La nuova versione ha tenuto conto della più complessa articolazione delle attività dell’Osservatorio Vesuviano, che negli anni aveva visto aumentare il numero dei propri ricercatori e tecnici e aveva ulteriormente differenziato e specializzato le proprie attività. Inoltre la nuova strutturazione come sezione dell’INGV consentiva un’organizzazione in Unità Funzionali e Servizi. In occasione della realizzazione della seconda versione del sito è stata effettuata un’analisi sistematica dell’utenza basata prevalentemente sulla posta elettronica ricevuta all’indirizzo dedicato alle richieste di informazioni da parte del pubblico. Questo ha consentito di individuare diverse tipologie di utenza. In funzione delle crescenti richieste di informazioni è stato inoltre organizzato un gruppo per curare il servizio “info”, basato su richieste di informazione via mail, che ha dato modo di meglio delineare gli argomenti di maggior interesse da parte dei visitatori (Giudicepietro et al., 2006). Questa attività ha fatto nascere anche una sezione dedicata alle domande frequenti che, soprattutto nei periodi di maggior attenzione per le tematiche del rischio vulcanico, è risultata un utile supporto alla richiesta di informazioni da parte del pubblico. Negli ultimi anni in Italia, come in molti altri paesi del mondo, si è sviluppata una normativa in materia di web che ha dettato le linee guida per lo sviluppo dei siti delle Pubbliche Amministrazioni (Circolare Funzione Pubblica 13 marzo 2001, n. 3/2001 “Linee guida per l'organizzazione, l'usabilità e l'accessibilità dei siti web delle pubbliche amministrazioni”) nonché ha richiamato l’attenzione sull’accessibilità. La normativa italiana relativa all’accessibilità ha lo scopo principale di garantire la fruizione delle informazioni diffuse sul web e dei relativi servizi informatici anche alle persone disabili in ottemperanza al principio di uguaglianza ai sensi dell'articolo 3 della Costituzione. In particolare la Legge del 9 gennaio 2004 n. 4 (pubblicata in G.U. 13 del 17.01.2004) definisce l’accessibilità delle fonti di informazione e servizi informatici come “la capacità dei sistemi informatici, nelle forme e nei limiti consentiti dalle conoscenze tecnologiche, di erogare servizi e fornire informazioni fruibili, senza discriminazioni, anche da parte di coloro che a causa di disabilità necessitano di tecnologie assistive o configurazioni particolari”. Le tecnologie assistive sono definite nella stessa legge come “gli strumenti e le soluzioni tecniche, hardware e software, che permettono alla persona disabile, superando o riducendo le condizioni di svantaggio, di accedere alle informazioni e ai servizi erogati dai sistemi informatici”. Un esempio di tecnologia 4 assistiva può essere uno screen reader, ovvero un lettore di schermo, strumento utilizzato dai non vedenti per usare il computer. In attuazione della legge del 9 gennaio 2004 n. 4, il Decreto Ministeriale dell'8 luglio 2005 "Requisiti tecnici e i diversi livelli per l'accessibilità agli strumenti informatici", definisce 22 requisiti per l’accessibilità che i siti delle Pubbliche Amministrazioni devono soddisfare. La seconda versione del sito dell’Osservatorio Vesuviano non era conforme ai requisiti richiesti da questo decreto, pertanto si è resa necessaria una nuova ristrutturazione del sito che consentisse l’adeguamento alla normativa vigente (www.w3.org, www.governo.it, www.pubbliaccesso.it, www.cnipa.gov.it)

WiFi data transmission system for monitoring volcanic areas: an example application on Mt. Vesuvius

The Seismic Monitoring Network of Mt.Vesuvius, managed by Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, sezione di Napoli, Osservatorio Vesuviano (INGV-OV), currently consists of 13 analog short period stations (9 single component and 4 triaxial), 2 digital broadband stations and a permanent seismic array (composed of 16 triaxial sensors). Moreover 2 dilatometers are installed in the area, that are integrated in the seismic monitoring system. The distance among the station and between each station and the data acquisition center varies from hundreds of meters to some kilometers. Part of the data is collected in local Data Acquisition Centers (CAD) and then centralized at theMonitoring Center of INGV-OV. In recent years, information technology has become fundamental in seismic networks and geophysical instrumentation, this includes also the data transmission systems. In this context, the new standards for wireless networks has proved to be a useful tool for the transmission of geophysical data. This is the reason why we have chosen to adopt the Wireless Fidelity transmission system, based on available frequencies typical of the IEEE 802.11h standard, which allows high capacity data traffic. We have realized different local area networks based on WiFi technology. They can offer a coverage to high density traffic with extensions varying from a few dozen of meters to kilometers. Each network can be connected through a concentrator device, called access points, and a base station, through a high-capacity system of geographic connectivity, which will be responsible for the liaison to the Monitoring Center of INGV-OV, where seismic data are centralized. There the data are acquired and analyzed by automated systems, that produces parametric information in real time. The architecture of local networks and the backbone for data transmission has been designed to allow a modular development that is well suited for the needs of continuous improvement of the network and the introduction of new systems for geophysical and geochemical volcano monitoring. Currently the infrastructure manages a total of 79 channels with a 24-bit at 100 cps sampling, but the network has a much greater potential. So the future transition of the seismic network from analog to a fully digital equipment will be supported by this data transmission system

Automatic detection of landslides at Stromboli using neural network analysis of seismic signals

Landslides along the Sciara del Fuoco flank of Stromboli volcano are generally accompanied by c1istinctive seismic signals which can be used for srudying this phenomenon. These signals are characterìzed by a spectral content with higher frequencies and a wider band than the typical explosion quakes and volcanic tremor signals which are continuously recorded at Stromboli. Furthermore their amplirude envelope usually shows a cigar-like shape. These two fearures make the detection of such signals quite easy. The detection of landslides at Stromboli has shown to be an important shortterm precursor of effusive eruptions. Before the Feb. 27th 2007 eruption, the opening of the effusive vents was preceded by few hours oI increased occurrence of landslide signals (Martini et al., 2007). Furthermore since the Sciara del Fuoco has shown significant instabilities during the 2002-2003 eruption, the automatic detection of landslide signals is an important monitoring tool for notifying variations in the stability of this flank. We propose a technique based on a Multi Layer Perceptron (MLP) neural network which has shown excellent performances. The network is composed of two layer of neurons, the hidden and the output. The hidden layer is composed of 4 neurons while the output layer is composed by a single neuron whose output value ranges between Oand 1, with values higher than a given threshold (e.g. 0.5) meaning positive detection. The continuous seismic signals are analysed using moving windows of 24 s, with an overlap of 12 s. For each of these windows the neural output is computed. The waveforms of each time window are parametrized using both their spectrogram and their amplirude envelope. The spectrogram is described using the Linear Preclictive Cocling (L'PC) technique which allows to represent the spectral content using a limited number of coefficients. The whole signal is c1ivided into 8 sub-windows of 5.12 s length, with an overlapping of 2.56 s. For each sub-window we compute 6 LPC coefficients, so each spectrogram is described by only 48 coefficients. The amplirude envelope is defined by computing the c1ifference between the maximum and minimum value over 1 s sub-windows obtaining 24 coefficients. In conclusion we use an input vector composed of 72 elements (48+24). This vector has shown to be an efficient and compact representation of the raw signal (composed of 1200 samples) (Esposito et al. 2006). The dataset used for determining the network parameters is composed of 537 signals, c1ivided in two classes: 267 landslide signals and 270 other signals (explosions and tremor). The classification of these signals has been performed by analysts. The training is carried out using subsets of 5/8 of the total dataset. The testing subsets are composed by the remaining 3/8. The network has shown a performance of about 98.7%. This value is an average over 6 random permutations of the dataset. A preliminary real-rime automatic system has already been implemented. This system performs continuous analysis of the seismic signals, publishing them on internal web pages. It allows a detection of the landslides and a comparison with the past activity on arbitrary rime intervals

Istallazione di una stazione per la rivelazione continua Radon mediante spettrometria alfa nella Solfatara di Pozzuoli

INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Napoli - Osservatorio Vesuviano)Published1-221.4. TTC - Sorveglianza sismologica delle aree vulcaniche attiveN/A or not JCRrestricte