Software sviluppati dal Centro Funzionale per la gestione, l

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CEntro funzionale per la previsione
meteorologica e il monitoraggio
MeteoPluvioIDrometrico e delle frane
Software sviluppati dal Centro Funzionale
per la gestione, l’archiviazione e
l’elaborazione dei prodotti utilizzati
Centro Funzionale per la previsione meteorologica
e il monitoraggio meteoidropluviometrico e delle frane
Settore Programmazione Interventi di
Protezione Civile sul Territorio
Area Generale di Coordinamento
Ecologia, Tutela dell'Ambiente, Ciclo Integrato delle Acque e
Protezione Civile
Regione Campania
Centro Direzionale, Isola C3
80143 – Napoli
Tel. 081 2323806
Fax. 081 2323851
Settore Programmazione
Interventi di Protezione Civile
sul Territorio
Regione Campania
Centro Funzionale per la previsione meteorologica e il monitoraggio meteoidropluviometrico e delle frane
Istituito con D.G.R. 21 dicembre 2001, n. 6940, come Servizio 04 del Settore Programmazione
Interventi di Protezione Civile sul territorio, il “Centro Funzionale per la previsione meteorologica e
il monitoraggio meteoidropluviometrico e delle frane” ha iniziato le sue attività nell’ottobre 2002,
all’atto del trasferimento alla Regione Campania dell’Ufficio Compartimentale di Napoli del Servizio
Idrografico e Mareografico Nazionale (SIMN) della Presidenza del Consiglio dei Ministri, avvenuto
ai sensi del D. Lgs. 112/98 e del relativo D.P.C.M. attuativo del 24 luglio 2002.
Individuato con D.P.G.R. n. 299 del 30 giugno 2005 quale Centro Funzionale Regionale ai
sensi e per gli effetti della Direttiva P.C.M. 27 febbraio 2004 e s.m.i., il Centro ha conseguito, in
data 01 settembre 2005, il formale riconoscimento dello stato di attività e operatività, rilasciato dal
Dipartimento della Protezione Civile, ottenendo contestualmente l’autorizzazione ai fini
dell’autonoma emissione degli avvisi regionali di condizioni meteo avverse e diventando, così,
componente istituzionale della rete dei centri funzionali regionali, organismo che, insieme al
Dipartimento della Protezione Civile, assicura la gestione del sistema di allertamento nazionale
(statale e regionale) per il rischio idrogeologico e idraulico ai fini di protezione civile, secondo gli
indirizzi operativi stabiliti dalla Direttiva.
Attraverso una struttura organizzativa articolata in tre aree integrate, dedicate:
- alla raccolta, concentrazione, elaborazione, archiviazione e validazione dei dati rilevati;
- all’interpretazione e all’utilizzo integrato dei dati rilevati e delle informazioni prodotte dai
modelli previsionali relativi al dominio territoriale di competenza;
- alla gestione del sistema di scambio informativo,
il Centro Funzionale fornisce il supporto alle decisione delle autorità di protezione civile competenti
per gli allertamenti, attuando in tempo reale e con modalità integrata, per 365 giorni all’anno, le fasi
di previsione meteorologica, di monitoraggio diretto e strumentale e di valutazione delle criticità
idrogeologiche e idrauliche in atto e attese.
Ai fini dell’efficiente ed efficace implementazione delle fasi operative dedicate alla gestione e
diffusione dei dati e delle informazioni acquisite e/o elaborate ai fini decisionali, sono stati
progettati e realizzati una serie di interventi per l’ottimizzazione delle infrastrutture telematiche e
della relativa configurazione logistica e impiantistica, attraverso i quali è stato ridisegnato l’assetto
organizzativo e funzionale del Centro, tenendo conto anche del consistente incremento delle
dotazioni hw/sw, dei modelli e dei dati e/o informazioni, che si prevede di conseguire nell’ambito di
vari progetti di potenziamento delle reti e dei sistemi di monitoraggio meteopluvioidrometrico in
tempo reale, attualmente in fase di realizzazione.
Redazione editoriale:
Centro Funzionale per la previsione meteorologica e il monitoraggio meteoidropluviometrico
e delle frane
Direzione e Coordinamento attività:
Ing. Mauro Biafore (Dirigente – Responsabile del Centro Funzionale)
Programmazione e Gestione software
Ing. Salvatore Gentile (Responsabile Area gestione del sistema di scambio informativo)
Ing. Luigi Cristiano (Responsabile analisi integrata e validazione dati e modelli meteoidrologici)
Ing. Matteo Gentilella (Responsabile gestione e implementazione banche dati idrometeorologiche)
Software sviluppati dal Centro Funzionale per la gestione, l’archiviazione e l’elaborazione dei prodotti utilizzati
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INDICE
1. Software di sincronizzazione dati
1.1
Upload Indaco
1.2
Upload SIAP
2. Routine di acquisizione dati
2.1
Get_UGM
2.2
RecUGM
3. Software di gestione degli archivi
3.1
Aggiorna BANDAID
3.2
Arch_UGM
4. Software operativi
4.1
Genera PIOGGE AREALI
4.2
Stat_LAMI
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1. Software di sincronizzazione dati
Per far fronte alla necessità di uniformare in modo automatico e temporizzato, diverse
tipologie di dati meteoidropluviometrici delle varie reti di monitoraggio in telemisura gestite dal
Centro Funzionale Regionale, per lo svolgimento dei compiti istituzionali di propria competenza,
sono stati realizzati specifici software di sincronizzazione dati che provvedono anche ad
omogeneizzare gli stessi.
Upload Indaco
Il codice di calcolo Uploader_Indaco.exe è un programma temporizzatore che gira in
background su un PC dedicato, in esecuzione automatica, visibile nella tray bar con il simbolo di
semaforo come mostrato in figura 1, finalizzato al recupero e invio ad un Server-PC di un file
ASCII costantemente aggiornato, contenente misure meteoidropluviometriche della rete di
monitoraggio in telemisura dell’Alto Calore S.p.a.:
Fig. 1: Icona di Upload Indaco in esecuzione
Il programma è stato sviluppato in ambiente Windows, in linguaggio Visual Basic e
necessita, in input, di 4 file di dati nel formato proprietario ‘csv’ del software di acquisizione
INDACO, della rete Alto Calore Spa.
In particolare, ogni 30 minuti, precisamente ai minuti 18 e 48 di ogni ora, il software genera, a
partire dai file di input, due file ASCII in formato testo contenenti gli stessi dati di input ma
opportunamente riadattati e riformattati, ai fini di una corretta visualizzazione anche nel modulo
“Fobos”. Tali file, differenti tra loro esclusivamente nella diversa aggregazione temporale dei dati
meteoidropluviometrici contenuti, vengono poi trasferiti dal software, tramite un protocollo FTP
con login e password, su un Server-PC che funge da concentratore dei dati.
All’avvio del software, oppure semplicemente cliccando due volte sull’icona nella tray bar
durante l’esecuzione, viene mostrata la schermata in figura 2:
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Fig. 2: Finestra di log di Upload Indaco
Il pulsante ‘Nascondi’ consente di ridurre a icona il programma con l’esecuzione in
background dello stesso nella tray bar, mentre il pulsante ‘Chiudi’ consente di interrompere il
monitoraggio e chiudere il programma; la finestra di log, invece, mostra una reportistica di ciò che
avviene quando il programma è in esecuzione.
Upload SIAP
Il codice di calcolo Uploader_SIAP.exe è un programma temporizzatore che gira in
background su un Server-PC, in esecuzione automatica, visibile nella tray bar con il simbolo di
satellite come mostrato in figura 3, finalizzato al recupero di dati da un Database SQL-Server e
generazione
di
un
file
ASCII
costantemente
aggiornato,
contenente
misure
meteoidropluviometriche della rete di monitoraggio in telemisura con trasmissione satellitare:
Fig. 3: Icona di Upload SIAP in esecuzione
necessita, in input, soltanto di una connessione ODBC a un Database SQL-Server, allocato su una
postazione Workstation che acquisisce i dati idropluviometrici provenienti dalla trasmissione
satellitare.
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In particolare, ogni 10 minuti, precisamente ai minuti 5, 15, 25, 35, 45, 55 di ogni ora, il
software genera nella cartella di programma C:\Documenti\Upload_Siap\, un file ASCII in formato
testo (uno stralcio è illustrato nella figura 4) contenente gli stessi dati presenti nel database SQL ma
opportunamente formattati, ai fini di una corretta visualizzazione anche nel modulo “Fobos”.
Fig. 4: Esempio di file ASCII generato da Upload SIAP
durante l’esecuzione, viene mostrato il form di figura 5:
Fig. 5: Finestra di log di Upload SIAP
Il pulsante ‘Nascondi’ consente di ridurre a icona il programma con l’esecuzione in
background dello stesso nella tray bar, mentre il pulsante ‘Chiudi’ consente di interrompere il
monitoraggio e chiudere il programma; la finestra di log, invece, mostra una reportistica di ciò che
avviene quando il programma è in esecuzione.
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2. Software di acquisizione dati
Per far fronte alle necessità del Centro Funzionale di acquisire in modo automatico e
temporizzato, con scadenze prefissate prodotti, dati e informazioni necessari per lo svolgimento dei
compiti istituzionali di propria competenza sono stati realizzati specifici software di acquisizione.
Le particolari esigenze operative, considerata anche la possibilità di dover intervenire
periodicamente su parametri di configurazione, hanno suggerito una soluzione che consentisse agli
operatori di avere il massimo della flessibilità di utilizzo. In questo contesto sono state sviluppate le
routine che gestiscono l’acquisizione dei prodotti (Get_UGM) ed il loro eventuale recupero in caso
di malfunzionamento temporaneo della catena di acquisizione (RecUGM).
Get_UGM
Il programma Get_UGM è stato inizialmente concepito per gestire il download in
automatico dei prodotti acquisiti dall’USAM (ex UGM) per mezzo di una convenzione
appositamente stipulata dal Settore. A seguito di successive integrazioni dei dati da ricevere e della
necessità di acquisire prodotti anche di natura differente e da altre fonti, tale programma ha subito
una serie di adattamenti che ha portato alla attuale disponibilità di una serie di routine, tutte derivate
dal programma originario, adattate in base alla natura ed alle esigenze tecniche dei diversi fornitori
dei dati o dei prodotti da acquisire.
La logica sulla quale è stato costruito il programma, scritto in script “bash”, prevede
l’instaurazione di una connessione attraverso la rete internet pubblica o attraverso connessioni
dedicate con i server remoti su cui sono archiviati i dati di cui effettuare il download. Una volta
effettuata la connessione, il programma verifica la disponibilità sul server di nuovi prodotti da
scaricare, li archivia nei percorsi predefiniti in cui i vari software che li utilizzano si aspettano di
trovarli e, dopo aver verificato che il download sia stato completato correttamente, chiude la
connessione.
Con gli opportuni adattamenti necessari, tale script è utilizzato in automatico in ambiente
linux: il programma “crontab” permette di temporizzare l’esecuzione dei vari script in modo da
effettuare il download dei vari prodotti secondo le diverse disponibilità ed esigenze. In particolare,
attualmente, è temporizzata l’esecuzione dei seguenti script:
Get_UGM_30minuti che viene eseguito in automatico ogni 30 minuti ed effettua il
download di prodotti meteo derivati dal meteosat 8 e dal radar di Grazzanise;
Get_UGM_6ore eseguito ogni 6 ore per scaricare bollettini e informazioni meteo
dell’Aeronautica Militare;
Get_UGM_ECMWF00 e Get_UGM_ECMWF12 ognuno dei quali viene eseguito
in una fascia oraria ad intervalli di 30 minuti fino a che non viene completato il
download di tutti i file grib delle rispettive corse del modello a scala globale;
Get_lm_from_cineca che viene eseguito in una fascia oraria ad intervalli di 30
minuti fino a che non viene completato il download di tutti i file grib delle rispettive
corse del modello a scala locale LAMI.
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RecUGM
Il programma RecUGM consente, laddove un qualsiasi inconveniente tecnico impedisca
temporaneamente il download automatico mediante le routine illustrate nel paragrafo precedente, di
selezionare da un elenco i prodotti da recuperare.
Lanciando in esecuzione il programma, infatti, sullo schermo appare una maschera
realizzata mediante il programma “zenity” che contiene l’elenco dei prodotti di cui è possibile
effettuare selettivamente il download (figura 6).
Fig. 6: Maschera di selezione di RecUGM
Al fine di evitare rallentamenti o problemi con l’acquisizione dei dati, il programma è stato
realizzato in modo da non consentire l’esecuzione contemporanea dei download di uno stesso
prodotto da due processi differenti, né di più prodotti contemporaneamente.
Al termine del processo di download o se il download del prodotto selezionato è già in
corso, compare a video una maschera che segnala che l’acquisizione è già stata effettuata (figura 7).
Fig. 7: Maschera di avviso del programma RecUGM
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3. Software di gestione degli archivi
Sono stati realizzati specifici software di archiviazione a cadenza temporale giornaliera sia
dei dati meteorologici che quelli idropluviometrici, con lo scopo di fornire un utile strumento nello
svolgimento di alcuni dei compiti istituzionali di competenza del Centro Funzionale: fornitura dati,
elaborazioni meteoidropluviometriche in corso d’evento e post-evento, rapporti d’evento.
Aggiorna BANDAID (BANca DAti IDrologica)
Il software che aggiorna la BANca DAti IDrologica è un programma utility che gira in
background su un PC dedicato, in esecuzione automatica, visibile nella tray bar con il simbolo
mostrato in figura 8, finalizzato all’archiviazione giornaliera in un Database Access di tutti dati
meteoidropluviometrici delle reti di monitoraggio in telemisura gestite dal Centro Funzionale
Regionale, nonché alla gestione degli stessi dati che costituiscono il cosiddetto “tempo reale”:
Fig. 8: Icona di Aggiorna BANDAID in esecuzione
All’avvio del software, sviluppato in linguaggio Visual Basic in ambiente Windows, viene
mostrato il form di figura 9:
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Fig. 9: Finestra di log di AggiornaBANDAID
La stessa finestra può essere anche richiamata semplicemente cliccando due volte sull’icona
nella tray bar, durante l’esecuzione in background del software. Essa mostra nella parte alta una
serie di pulsanti e opzioni modificabili dall’utente, nella parte bassa una finestra di log fissa
indicante all’interno una lista di eventi che si generano durante la fase di archiviazione e gestione
dei dati.
Nella tool bar del form, il pulsante ‘Nascondi’ permette di ridurre a icona il programma con
l’esecuzione in background dello stesso nella tray bar, mentre il pulsante ‘Chiudi’ consente di
interrompere il monitoraggio e chiudere il programma.
Il software, in condizioni di default di partenza, acquisisce con cadenza giornaliera ad una
determinata ora tutti i dati meteoidropluviometrici del giorno precedente in formato ASCII
(xxx.dbf), tramite un accesso FTP con login e password, ad un Server-PC che ha funzioni di
concentratore dei dati. Gli stessi vengono così archiviati nel Database Access nelle rispettive tabelle
di appartenenza, a seconda della tipologia di sensore.
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Fig. 10: Opzioni modificabili nella finestra di AggiornaBANDAID
Il solo pulsante abilitato “check manuale”, nella parte in riquadro mostrata in figura 10,
permette di accedere tramite una password di amministratore, a tutte le opzioni deselezionate e non
abilitate, con la possibilità di scegliere l’importazione e successiva archiviazione di uno solo dei file
di input (CAE-dbf, MTX-dbf, SIAP-dbf), ovvero di una combinazione di uno di essi.
La presenza o meno del segno di spunto vicino a ‘Piogge Areali dbf’ indica la volontà o
meno di archiviare sistematicamente nel database il file associato con i relativi dati di pioggia.
Al termine di tutte le modifiche eseguite è possibile salvare e bloccare tali impostazioni con
il pulsante ‘Salva configurazione’, indicato in figura, uscendo in tal modo anche dalla modalità
protetta.
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A
B
Fig. 11: Descrizione pulsanti di AggiornaBANDAID
La funzione degli altri due pulsanti, anch’essi abilitati con la modalità di accesso riservato, è
quella di manutenere e gestire la banca dati direttamente da software (figura 11). In particolare:
A) tasto ‘Aggiorna manualmente’: consente di archiviare istantaneamente i soli file dbf di input
selezionati all’interno del form; nel caso alcuni dati fossero presenti nel database, perché già
archiviati sistematicamente, viene segnalato un avviso nella finestra di log.
B) tasto ‘Tempo reale …. già passato’: consente di accedere ad un'altra finestra (come riportato
nelle figure 12 e 13) per una gestione ottimale dei dati idrologici del passato, finalizzata alla
cancellazione e/o aggiornamento dei dati storici. Cliccando sulla sezione “Cancella dati” è
possibile eliminare dall’archivio tutti i record compresi nell’intervallo delle date selezionate e
per la tipologia di dati indicati nel form: precursori pluviometrici puntuali e/o areali. Cliccando,
invece, sulla sezione “Aggiorna con DBF vecchi” è possibile archiviare, una volta selezionato
un file, i dati idrologici storici: nel caso alcuni dati fossero già presenti nel database, viene
segnalato un avviso nella finestra di log.
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Fig. 12: Sezione Cancella dati per la gestione del passato di AggiornaBANDAID
Fig. 13: Possibilità di archiviazione di file idrologici storici in AggiornaBANDAID
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Arch_UGM
La routine Arch_UGM, realizzata in script “bash”, è utilizzata in ambiente linux per
aggiornare in modo automatico l’archivio dei prodotti meteo acquisiti dall’USAM (ex UGM). Tale
routine effettua un controllo sulla data dei prodotti presenti “on-line” ed archivia in appositi percorsi
tutti i dati che risultano antecedenti di almeno tre giorni rispetto alla data di sistema, lasciando così
on-line solo i prodotti più recenti.
Al fine di evitare conflitto con elaborazioni di altro tipo (ad esempio con le routine di
download automatico), è stato stabilito che l’esecuzione di Arch_UGM avvenga nelle ore notturne
con periodicità giornaliera (attualmente è previsto l’aggiornamento dell’archivio alle ore 4.00).
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4. Software operativi
Per far fronte alla necessità del Centro Funzionale di pianificare quotidianamente operazioni
in modo automatico e temporizzato, per lo svolgimento dei compiti istituzionali di propria
competenza sono stati realizzati specifici software di acquisizione.
Genera PIOGGE AREALI
Il codice di calcolo GeneraPioggeAreali.exe è un programma temporizzatore che gira in
background su un Server-PC, in esecuzione automatica, visibile nella tray bar con il simbolo di
cassetta postale come mostrato in figura 14, finalizzato alla generazione di un file ASCII
costantemente aggiornato, contenente misure delle precipitazioni ragguagliate all’area a partire dai
dati pluviometrici puntuali della rete di monitoraggio in telemisura con trasmissione in ponte radio:
Fig. 14: Icona di Genera PIOGGE AREALI in esecuzione
necessita, in input, di tutti i file in formato grid (xxx.asc) dei bacini idrografici sottesi dalle sezioni
di chiusura per le quali sono state definiti dei valori di soglia e del file di dati contenente le
precipitazioni puntuali della rete di monitoraggio, con aggregazione temporale dei dati pari a 10
minuti.
In particolare, ogni volta che risulta disponibile un nuovo aggiornamento del suddetto file, il
software calcola come primo step, a partire dai dati puntuali di pioggia, la precipitazione media
ragguagliata all’area con la procedura automatica della generazione dei topoieti che, combinata di
volta in volta con ognuno dei file grid dei bacini idrografici, fornisce un output rappresentato da un
file ASCII in formato testo (uno stralcio è illustrato nella figura 15) che contiene la pioggia areale
con passo temporale di 10 minuti per tutti i bacini considerati, ovvero l’afflusso meteorico medio in
termini di altezza di pioggia.
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Fig. 15: Esempio di file ASCII generato da genera PIOGGE AREALI
durante l’esecuzione, viene mostrato il form riportato in figura 16:
Fig. 16: Finestra di log di Genera PIOGGE AREALI
Il pulsante ‘Sospendi monitoraggio’ consente di porre il software in uno stato di pausa con la
ripresa del monitoraggio che avviene premendo di nuovo lo stesso pulsante, mentre il pulsante
‘Chiudi’ consente di interrompere il monitoraggio e chiudere il programma; la finestra di log,
invece, mostra una reportistica di ciò che avviene quando il programma è in esecuzione.
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Stat_LAMI
Il pacchetto denominato stat_LAMI include una serie di routine per il calcolo, in maniera
automatica, del precursore areale e dei precursori locali a 6, 12 e 24 ore (come stabilito dal
D.P.G.R. 299 del 30/06/2005) per ciascuna delle zone di allerta individuate con medesimo
provvedimento a partire dai valori di precipitazione previsti da ciascuna delle corse del modello ad
area limitata LAMI.
Le routine che costituiscono il pacchetto stat_LAMI sono:
24012007_statistiche.sh scritta in script “bash” costituisce la routine di raccordo del
pacchetto: genera i dati di input necessari per il funzionamento del pacchetto (file in formato
ASCII contenente i campi previsti del parametro tp del modello LAMI a step triorario e
orizzonte temporale di 72 ore), richiamando al suo interno, una macro Metview,
“24012007_Macro_grib_tp”, e successivamente l’esecuzione del programma “agrdemo.ex”
facente parte del pacchetto GRIBEX. Infine manda in esecuzione il programma
“Start_stati”.
Start_stati scritta in script “bash” manda in esecuzione gli eseguibili denominati
“LAMI4_ij” e “LAMI_com” e la routine “stat.bash”.
Lami4_ij scritto in fortran 90 calcola il valore del precursore areale e dei precursori locali a
6, 12 e 24 ore nonché l’eventuale superamento delle soglie di allerta meteo e l’intervallo
temporale in cui è previsto tale superamento; genera quindi un file contenente tali
informazioni. Il programma, inoltre, verifica anche la presenza di eventuali campi mancanti
all’interno del file di input segnalandone l’assenza.
LAMI_com scritto in fortran 90 produce le mappe in formato grid ASCII di precipitazione
cumulata a diverse scale temporali di aggregazione e per diversi orizzonti temporali di
previsione a partire dal file ASCII di input.
Stat.bash scritta in script “bash” manda in stampa il file prodotto da “Lami4_ij” contenente
il valore dei precursori, l’eventuale superamento delle soglie di allerta meteo e l’intervallo
temporale in cui è previsto tale superamento (figura 17).
Fig. 17: Output del pacchetto stat_LAMI
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