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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 qualitĂ
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 lâOsservatorio 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 lâinformazione 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 complessitĂ 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 lâimpiego 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. Ă 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 lâutilizzo
della rete GSM che per la funzione che consente il monitoraggio h24 dellâalimentazione.
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 â90 lâuso 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 lâanalisi 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 unâinterfaccia web, sia i dati relativi ai singoli eventi VLP che delle statistiche giornaliere, mensili e annuali. Lâinterfaccia web interagisce con 3 database diversi: quello delle âforme dâondaâ, il âcatalogo eventiâ e il database âstatisticheâ. Il database âforme dâondaâ è costituito da un insieme di file in formato SAC, creati a partire dai segnali âgrezziâ ricevuti in input. Il âcatalogo eventiâ 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 âcatalogo eventiâ. Con periodicitĂ oraria, viene aggiornato il database âstatisticheâ, costituito da grafici con gli andamenti orari e giornalieri del numero di eventi, della loro intensitĂ e dellâandamento medio della polarizzazione dei segnali sismici VLP.
Lâinterfaccia web consente di visualizzare, attraverso applet Java e script CGI, la localizzazione di ciascun evento, le forme dâonda, spettri e spettrogrammi, ed altre informazioni ritenute utili. Il sistema di rilevamento/localizzazione, che costruisce il database âcatalogo eventiâ è basato sullâanalisi della coerenza delle forme dâonda VLP registrate alle varie stazione. Un calcolatore parallelo, basato su un cluster di 64 processori, esegue in tempo reale lâanalisi 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. Lâaccadimento 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 sarĂ aggiunto un modulo per lâinversione della funzione sorgente dei singoli eventi VLP
ďťżSistemi di trasmissione WiFi per il monitoraggio ďťżsismico 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/
A Reliable and Cost-Efficient PCR-RFLP Tool for the Rapid Identification of Cetaceans in the Mediterranean Sea
Twenty-five species of cetaceans have been reported throughout the Mediterranean Sea, eight of them are commonly distributed in the whole basin and are regularly found beached or adrift in the sea. Stranded animals are frequently found in poor conservation status, preventing reliable identification; identification is thus often based solely on morphological features. Therewith, molecular tools are especially useful to provide taxonomic identification. In this work, a four-enzymes PCR-RFLP in silico protocol, based on a fragment of the mitochondrial gene cytb, has been designed for cetacean species occurring in the Mediterranean Sea. Moreover, beached or floating specimen samples belonging to the eight common species have been tested in the laboratory, providing evidence that this approach represents a reliable, cost- and time-effective tool for their specific identification
Il Sito Web accessibile dellâOsservatorio Vesuviano
Il sito web dellâOsservatorio Vesuviano (OV) nasce nel 1997. Lo scopo era quello di fornire
informazioni sullo stato di attivitĂ dei vulcani della Campania, per i quali lâOsservatorio Vesuviano
gestisce le reti strumentali di monitoraggio, nonchĂŠ di far conoscere le attivitĂ scientifiche e i dati
prodotti dallâente.
Nel 2002 il sito ha subito una sostanziale riorganizzazione, a seguito di una ristrutturazione
dellâOsservatorio Vesuviano, che insieme ad altri istituzioni scientifiche affini era confluito, allâinizio
del 2001, nellâIstituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) diventandone la Sezione di
Napoli. La nuova versione ha tenuto conto della piĂš complessa articolazione delle attivitĂ
dellâOsservatorio Vesuviano, che negli anni aveva visto aumentare il numero dei propri ricercatori e
tecnici e aveva ulteriormente differenziato e specializzato le proprie attivitĂ . Inoltre la nuova
strutturazione come sezione dellâINGV consentiva unâorganizzazione in UnitĂ Funzionali e Servizi.
In occasione della realizzazione della seconda versione del sito è stata effettuata unâanalisi
sistematica dellâutenza basata prevalentemente sulla posta elettronica ricevuta allâindirizzo
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 âinfoâ, 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 attivitĂ 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 âLinee guida per l'organizzazione,
l'usabilitĂ e l'accessibilitĂ dei siti web delle pubbliche amministrazioniâ) nonchĂŠ ha richiamato
lâattenzione sullâaccessibilitĂ . La normativa italiana relativa allâaccessibilitĂ 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 lâaccessibilitĂ delle fonti di informazione e servizi informatici come âla
capacitĂ 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 disabilitĂ necessitano di tecnologie assistive o configurazioni particolariâ. Le tecnologie
assistive sono definite nella stessa legge come âgli 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 informaticiâ. 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'accessibilitĂ agli strumenti informatici", definisce 22 requisiti
per lâaccessibilitĂ che i siti delle Pubbliche Amministrazioni devono soddisfare. La seconda
versione del sito dellâOsservatorio Vesuviano non era conforme ai requisiti richiesti da questo
decreto, pertanto si è resa necessaria una nuova ristrutturazione del sito che consentisse
lâadeguamento alla normativa vigente (www.w3.org, www.governo.it, www.pubbliaccesso.it,
www.cnipa.gov.it)
Monitoring cyanobacterial blooms during the COVID-19 pandemic in Campania, Italy: The case of lake avernus
Cyanobacteria are ubiquitous photosynthetic microorganisms considered as important contributors to the formation of Earthâs atmosphere and to the process of nitrogen fixation. However, they are also frequently associated with toxic blooms, named cyanobacterial harmful algal blooms (cyanoHABs). This paper reports on an unusual out-of-season cyanoHAB and its dynamics during the COVID-19 pandemic, in Lake Avernus, South Italy. Fast detection strategy (FDS) was used to assess this phenomenon, through the integration of satellite imagery and biomolecular investigation of the environmental samples. Data obtained unveiled a widespread Microcystis sp. bloom in February 2020 (i.e., winter season in Italy), which completely disappeared at the end of the following COVID-19 lockdown, when almost all urban activities were suspended. Due to potential harmfulness of cyanoHABs, crude extracts from the âwinter bloomâ were evaluated for their cytotoxicity in two different human cell lines, namely normal dermal fibroblasts (NHDF) and breast adenocarcinoma cells (MCF-7). The chloroform extract was shown to exert the highest cytotoxic activity, which has been correlated to the presence of cyanotoxins, i.e., microcystins, micropeptins, anabaenopeptins, and aeruginopeptins, detected by molecular networking analysis of liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) data
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 characterĂŹzed 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
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