Studio di fattibilità per il collegamento automatico al DB della rete di

APAT
SISTEMA NAZIONALE CONOSCITIVO E DEI CONTROLLI IN
CAMPO AMBIENTALE
Centro Tematico Nazionale Agenti Fisici
Studio di fattibilità per il collegamento automatico degli archivi al DB
della rete di monitoraggio della radioattività ambientale
AGF-T-RAP-03-09
OBIETTIVO SPECIFICO: OB 06.02
TASK: 06.02.03.c
TEMI: T21
STATO: (1) Definitivo
REDATTO DA: (2)
VERSIONE: 0
DATA:
28/02/2004
RIVISTO DA: (3)
Mauro Magnoni
Alessandro Bonino
Brunella Bellotto
Mauro Magnoni
DATA:
04/05/2004
APPROVATO PER IL
RILASCIO DA: (4)
Sandro Fabbri
Giancarlo Torri
DATA DI RILASCIO: 04/04/2005
(1)
(2)
(3)
(4)
Bozza, definitivo
Autore/autori del documento
Responsabile della task
Responsabile CTN_AGF e Responsabile di Progetto APAT
II
INDICE
INDICE..................................................................................................................... III
1.
INTRODUZIONE...........................................................................................1
2.
LA STRUTTURA DEL SISTEMA...............................................................2
3.
LA SOLUZIONE PROPOSTA .....................................................................3
4.
ORGANIZZAZIONE DEL DATABASE NAZIONALE............................4
5.
LA STRUTTURA DELLA BASE DATI E L’APPLICATIVO DI
INTERFACCIA CON LA STRUMENTAZIONE DI
LABORATORIO............................................................................................5
6.
APPLICATIVO GESTIONE GAMMA VISION E ALIMENTAZIONE
DATABASE ACCESS....................................................................................7
7.
CONCLUSIONI............................................................................................13
III
1.
INTRODUZIONE
Il presente documento ha lo scopo di individuare le modalità di realizzazione di un
sistema informativo per la gestione di un database delle misure di radioattività
ambientale svolte nell’ambito della Rete nazionale per il controllo della radioattività
ambientale coordinata dall’APAT. A questo proposito si dovranno affrontare molti
problemi di armonizzazione dei metodi e degli approcci ora esistenti.
In questo scenario, due sono evidentemente i ruoli e competenze che si dovranno
confrontare: i centri regionali, individuati nelle ARPA/APPA, ed un centro nazionale,
individuato nell’APAT, che sarà deputato a raccogliere i dati.
Lo scopo di questo lavoro è quello di proporre un sistema che, a partire dalla situazione
attuale dei laboratori ARPA, consenta di ottenere un efficiente ed efficace sistema di
trasferimento dei dati prodotti a livello regionale, nell’ambito e per conto della rete
nazionale di monitoraggio, andando così a costituire ed alimentare un database
nazionale che possa essere idoneo alle esigenze APAT che, sotto questo punto di vista,
sono in primo luogo quelle di poter fornire all’Unione Europea, in tempi certi, i dati sui
rilevamenti di radioattività così come è previsto dal trattato Euratom.
La possibile soluzione che verrà qui presentata parte da un’impostazione che tende a
valorizzare le specificità che sono maturate a livello periferico, dove le strutture ARPA
si trovano ad operare in un contesto istituzionale in cui centrale è il ruolo delle Regioni.
Si è quindi, in primo luogo, cercato di tenere conto delle esperienze e delle soluzioni
tecniche adottate nei vari laboratori e quindi, sulla base della situazione esistente,
ragionare su come raggiungere l’obiettivo principale, cioè la costituzione di un database
nazionale, valorizzando le esperienze regionali.
Una parte del sistema che viene proposto in questa relazione è già al momento operativo
presso il Polo radiazioni ionizzanti dell’ARPA Piemonte: si tratta, in particolare,
dell’utility che consente di alimentare automaticamente un database locale in formato
Access a partire dal software di analisi di spettrometria gamma (nel nostro caso il
Gamma Vision di EG&G) e che verrà scritto in maggior dettaglio in seguito.
La parte del sistema che sta “a monte”, cioè quella che connette i vari database regionali
con quello nazionale non ha invece, al momento, un esempio di realizzazione concreta,
anche se vi sono esperienze analoghe che sono maturate nell’ambito di altri contesti che
possono fungere da esempio. Di questa parte verrà quindi fatta, necessariamente, solo
una descrizione sommaria, senza trattare quei dettagli tecnici che potranno
eventualmente essere approfonditi e affrontati successivamente, qualora il progetto
dovesse entrare in fase operativa.
1
2.
LA STRUTTURA DEL SISTEMA
Per prima cosa è necessario analizzare il contesto in cui sistema informativo deve
operare. Occorre quindi soffermarsi sulle problematiche dovute alla difformità di
configurazione dei sistemi informatici che si possono trovare sulla vastità di un
territorio nazionale e sulla varietà delle agenzie coinvolte nel progetto.
I sistemi operativi su cui installare e far funzionare il software applicativo possono
infatti essere di tipologia e versione differente e comunque soggetti a continui
aggiornamenti, di compatibilità non garantita. Inoltre, anche a parità di sistema
operativo, ogni applicativo è normalmente corredato di una serie di librerie aggiuntive,
le quali possono essere utilizzate anche da altri applicativi e venire sostituite con
versioni differenti, a seguito di nuove installazioni.
In più, in ogni centro regionale, sia la compilazione che l’interrogazione del database
coinvolge normalmente un certo numero di operatori. É necessario quindi prevedere una
strutturazione dell’applicativo in modalità Client-Server e, conseguentemente, l’utilizzo
di reti telematiche locali e/o geografiche che possono presentare caratteristiche diverse o
non essere realizzate in modo completo in tutte le agenzie.
Infine, non essendo presente una rete geografica che collega tutti i centri coinvolti nel
progetto, occorre individuare una modalità sicura di invio degli aggiornamenti periodici
dei dati dei database Regionali verso il centro nazionale che gestirà il costituendo
database Nazionale.
Questa operazione di trasferimento dati andrebbe resa il più possibile automatica, in
modo da svincolarsi dalle differenti disponibilità temporali esistenti a livello regionale e
dovrà essere effettuata in modo che sia possibile implementare dei meccanismi per
garantire la sicurezza dei dati inviati e dell’avvenuta ricezione.
Un altro punto fondamentale riguarda la scelta della struttura della base dati, che deve
essere tale da garantire il mantenimento delle prestazioni con l’aumentare della mole di
dati, soprattutto per quanto riguarda l’archivio centrale che contiene tutti i database
regionali. Molto importanti sono poi le caratteristiche di robustezza e di semplicità di
gestione del sistema, che dovrà essere in grado di limitare l’eventualità di perdite di dati,
circostanza da non sottovalutare, tenendo conto che i database regionali possono a loro
volta avere una distribuzione su rete geografica, ovvero delle sedi distaccate, che
operano sui dati attraverso collegamenti telematici che possono interrompersi.
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3.
LA SOLUZIONE PROPOSTA
Una delle soluzioni tecniche che meglio consentono di svincolarsi dalla piattaforma su
cui l’applicativo opera, prevede l’implementazione del sistema informativo su ambiente
web.
In questa modalità l’applicativo verrebbe attivato e gestito semplicemente attraverso un
browser di Internet, già presente su ogni Personal computer, appoggiandosi al
linguaggio standard HTML e slegandosi quindi dalla tipologia e dalla versione del
sistema operativo. Il tutto senza dover prevedere alcuna installazione di software e di
librerie aggiuntive.
La realizzazione di questa modalità prevede solamente l’installazione presso ogni centro
di un server web, già corredato di un software applicativo dedicato alla gestione del
database delle misure di radioattività, comprendente al suo interno un modulo software
necessario per il trasferimento dei dati tra ogni centro regionale ed il centro nazionale.
Tutti i server sarebbero infatti collegati attraverso la rete telematica Internet già
disponibile, consentendo di automatizzare totalmente l’invio periodico dei dati regionali
e di implementare dei meccanismi per garantire la sicurezza dei dati trasferiti.
Operando in questo modo sarebbe inoltre possibile raggiungere rapidamente da remoto,
senza quindi rendere necessario alcun intervento sulle postazioni dislocate sul territorio
nazionale, ogni server ai fini di aggiornare l’applicativo con nuove implementazioni o di
effettuare eventuali operazioni di manutenzione software o di configurazione del server.
Tutte queste funzioni andranno però evidentemente gestite e organizzate da un centro di
riferimento tecnico che andrà individuato e definito.
Dal punto di vista della sicurezza dell’hardware, i server sono normalmente corredati di
contratti di manutenzione che garantiscono l’intervento entro poche ore.
3
4.
ORGANIZZAZIONE DEL DATABASE NAZIONALE
Sulla base di quanto descritto nel paragrafi precedenti risulta che i dati del catasto
risiedono localmente presso ogni sede regionale su server dedicati che comunicano con
un server centrale disposto presso APAT, dove è localizzata la sede per la gestione del
database Nazionale.
Vi saranno pertanto dei centri regionali che avranno il compito di inserire, aggiornare e
verificare tutte le informazioni raccolte per la zona di loro competenza, costituendo
quindi i database regionali, che saranno quindi responsabili dell’autenticità dei dati e
della loro sicurezza.
Presso il centro nazionale (APAT) risiederanno invece le copie di tutti i dati regionali,
acquisiti periodicamente e vi sarà quindi sia la detenzione che l’elaborazione dei dati
sull’intero territorio nazionale. Il centro nazionale dovrà gestire tutta la rete assumendo
tutte le funzioni di coordinamento necessarie per il funzionamento del sistema
informativo e delle eventuali implementazioni. Per queste attività il centro nazionale
APAT potrà essere supportato da un Centro di Riferimento Nazionale, che si occuperà
in particolare di:
-
realizzare il database Nazionale, sviluppando l’applicazione web, sviluppando il
software di trasmissione dati e installando la rete dei server web;
effettuare la formazione del personale APAT e dei centri regionali dedicati alla
gestione sistemistica delle basi dati;
curare gli aggiornamenti degli applicativi sulla base anche delle indicazioni
provenienti dai vari centri regionali, in accordo con il centro nazionale APAT.
Le competenze necessarie a questo Centro di Riferimento Nazionale sono presenti
presso ARPA Piemonte che ha già realizzato, su scala più ridotta applicativi di questo
genere.
Nella fase iniziale potrà essere necessario organizzare l’attività di addestramento di tutti
gli utenti del CEN ed un servizio di assistenza sistemistica a tutte le sedi regionali
tramite help desk telefonico.
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5.
LA STRUTTURA DELLA BASE DATI E L’APPLICATIVO DI
INTERFACCIA CON LA STRUMENTAZIONE DI LABORATORIO
Per quanto riguarda la struttura della base dati (anagrafica del campione, tipologia di
analisi, libreria di radionuclidi, ecc.) ci si dovrà necessariamente riferire a quanto
stabilito in sede di coordinamento delle Reti nazionali. A questo proposito si può in
questo momento prendere come riferimento il recente lavoro, svolto recentemente in
ambito CTN (vedi prodotto AGF-T-RAP-00-04).
Da questo punto di vista, quindi, il problema maggiore non è quello di definire l’insieme
(e il formato) dei dati che sono ritenuti necessari, bensì quello di trasferire in modo
automatico e in un database avente un formato standard, i dati già inseriti e prodotti dai
software di analisi che gestiscono gli strumenti di misura presenti nei vari laboratori.
É perciò di fondamentale importanza avere ben chiaro quali siano tali strumenti e quali
siano i software più diffusi.
Per quanto riguarda la tipologia di strumentazione da prendere come riferimento, non ci
sono dubbi nell’indicare negli spettrometri gamma al Germanio Iperpuro come gli
strumenti di riferimento per qualsiasi laboratorio di radioattività ambientale. Con essi
infatti vengono effettuate la stragrande maggioranza delle misure di radioattività
richieste. Inoltre, solo per essi, la complessità e la numerosità dei dati di output
giustifica l’esigenza di avere una procedura automatica che gestisca l’alimentazione del
database, a partire dai risultati delle analisi.
É evidente quindi che un applicativo che abbia questa funzione dipende dalla tipologia
di strumenti hardware e, soprattutto, software, disponibili.
Nella tabella che segue sono indicati i dati disponibili, riferiti ad una particolare
tipologia di misura (spettrometria gamma in aria), per i laboratori regionali.
Un semplice sguardo a questa tabella consente di vedere come il software Gamma
Vision sia quello maggiormente diffuso.
Per questo motivo, nel paragrafo successivo, verranno illustrate in dettaglio le funzioni
svolte da un applicativo, sviluppato presso ARPA Piemonte, che gestisce
l’interfacciamento di uno o più spettrometri gamma al Germanio Iperpuro, operanti in
ambiente Gamma Vision. Tale soluzione può dunque proporsi, proprio in
considerazione della grande diffusione degli strumenti software che sono alla base di
esso, come uno standard nazionale per buona parte dei laboratori regionali.
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CRR
Sistema aspirazione
Spettr.gamma
Valle d'Aosta Dato non disponibile giornaliera (no sab-dom)
Piemonte
Lombardia
Liguria
Veneto
Bolzano
Trento
Friuli VG
Emilia
Romagna
Lazio
Toscana
Marche
Umbria
Molise
Campania
Basilicata
Puglia
Calabria
Sardegna
Sicilia
AVZ Zambelli
giornaliera (si sab-dom)
Alto Volume (2000 giornaliera (no sab-dom)
mc/giorno)
dato non disponibile
pacchetto mensile
dato non disponibile
giornaliera
dato non disponibile
no
dato non disponibile
dato non disponibile
AVZ Zambelli
giornaliera (no sab-dom)
dato non disponibile
no
dato non disponibile
AVZ Zambelli
fuori uso
20 litri/min
dato non disponibile
dato non disponibile
dato non disponibile
dato non disponibile
fuori uso
no
giornaliera
giornaliera
pacchetto mensile
no
no
no
no
dato non disponibile
dato non disponibile
no
Software
Gamma Vision vers. 4.1e
Maestro-32 vers. 5
Gamma Vision
Genie 2000 Canberra
Gamma Vision vers. 2.4
Gamma Vision
Gamma Vision 5.2
dato non disponibile
Genie 2000 Canberra
Silena Gammaplus vers.
1.03.1 e Gamma Vision 5.2
Gamma Vision
Gamma Vision vers. 5.2
Gamma Vision 32 vers. 5.1
Gamma Vision
Gamma Vision 5.2
Gamma Vision e Genie 2000
Gamma Vision
Gamma Vision
dato non disponibile
dato non disponibile
Gamma Vision vers. 5.1
Tabella n. 5.1: Caratteristiche sistemi di prelievo e di analisi di spettrometria
gamma sul particolato atmosferico (dati disponibili)
6
6.
APPLICATIVO GESTIONE GAMMA VISION E ALIMENTAZIONE
DATABASE ACCESS
L’applicativo Gestione Gamma Vision è stato sviluppato in ambiente Visual Basic e
permette:
- l’interfacciamento al programma Gamma Vision utilizzato per la spettrometria
gamma;
- il salvataggio degli spettri gamma;
- il salvataggio dei dati analitici su un database Access, chiamato GVRptDB2.
Il Database GVRptDB2 è costituito dalle seguenti tabelle:
- Autorizzazioni
(Gestisce le abilitazioni degli utenti)
- GvRptAnalysis
- GvRptApplication
(Contengono i campi creati da Gamma Vision che
- GvRptPeak
servono per l’elaborazione dell’analisi e il
- GvRptUnPeak
calcolo dell’attività)
- Header
(Contiene i dati analitici e anagrafici del campione,
creata appositamente per l’applicativo
Gestione Gamma Vision)
Ogni tabella è costituita da un progressivo numerico che identifica il record in modo
univoco e da un ID numerico che permette di relazionare tra loro le diverse tabelle.
Figura n. 6.1
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FUNZIONAMENTO DELL’APPLICATIVO GESTIONE_GV:
La maschera iniziale presenta quattro menù che consentono di accedere alle diverse
funzionalità descritte in seguito. Come si vede, in essa è presente una modalità di analisi
predefinita (ANALISI ARIA) che si riferisce alle analisi giornaliere del particolato
atmosferico. Tale modalità consente di gestire questa tipologia d’analisi, assai frequente
in molti laboratori, in modo quasi completamente automatico.
Figura n. 6.2
Descrizione nel dettaglio di ogni menù:
ANALISI ARIA: Si usa per effettuare l’analisi del filtro Aria Giornaliera, che ha un
tempo d’acquisizione di 5400 secondi
Figura n. 6.3
-SELEZIONA GEI:
Permette di definire il Rivelatore al Germanio (GEI 1,2,3) su
cui avviare o terminare l’analisi
-AVVIO ANALISI:
Si usa per avviare l’analisi dell’aria. Essa imposta
automaticamente il valore di Live Time dell’analisi a 5400
secondi.
-ACQUISIZIONE ANALISI: Si usa per scaricare il risultato dell’analisi una volta che
la misura è terminata.
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ANALISI ALTRE MATRICI: Si usa per l’analisi di qualunque altra matrice e/o
geometria di misura, diversa dall’Aria Giornaliera (es. fallout, alimenti in Marinelli da
1 L o 450 ml, ecc.)
Figura n. 6.4
-SELEZIONA GEI: Permette di definire il Rivelatore al Germanio (GEI 1,2,3) su cui
lavorare (avvio o termine dell’analisi);
-AVVIO ANALISI: Si usa per avviare l’analisi; cliccando su questo menù viene
attivato l’applicativo Gamma Vision e gli vengono forniti una serie di
comandi necessari per avviare correttamente l’analisi. In particolare
viene visualizzata la finestra che consente di definire, a seconda della
matrice o della rete, il tempo di acquisizione Live Time (in basso
Figura n. 6.6).
Figura n. 6.5
Figura n. 6.6
-ACQUISIZIONE ANALISI: Invia all’applicativo Gamma Vision i comandi necessari
per definire le modalità dell’analisi, attraverso la definizione di un JOB file con formato
proprietario. I JOB file programmi scritti con un codice Gamma Vision e che
consentono di pilotare il software di analisi, facendogli eseguire una serie ben definita di
procedure (ad esempio, scelta della calibrazione appropriata in base alla matrice e alla
geometria di conteggio).
A seconda della geometria specificata viene eseguita l’analisi dello spettro e
memorizzata nel database GVRptDB2.
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-ESPLORA E MODIFICA: Consente di accedere all’archivio delle analisi dell’anno in
corso.
SELEZIONA ANNO: Si usa per accedere ai database degli anni passati (es.
GV_ANNO2001) o tornare all’anno corrente. Cliccando sul menu compare infatti
l’elenco di tutti gli archivi memorizzati.
Dopo aver scelto l’anno la funzione ANALISI ALTRE MATRICI Æ ESPLORA E
MODIFICA permette di visualizzare il relativo archivio.
Figura n. 6.7
ACQUISIZIONE ANALISI ALTRE MATRICI
Selezionando dal menù ANALISI ALTRE MATRICI Æ ACQUISIZIONE ANALISI si
accede alla maschera seguente:
Figura n. 6.8
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Su questa maschera vengono caricati i dati analitici (Data prelievo, quantità analizzata
etc.. che servono a Gamma Vision per fare l’analisi) e anagrafici del campione.
Per effettuare l’analisi è necessario selezionare un JOB File specifico (visualizzato nella
casella di testo in alto a destra) in base alla geometria del campione. I comandi tipici
previsti nel JOB sono:
- Selezione del rivelatore GEI 1,2,3 a seconda di dove è stata effettuata l’analisi;
Caricamento sul rivelatore della Calibrazione appropriata;
- Caricamento del file di analisi SDF specifico per quella data geometria;
- Richiesta nelle caselle di gamma Vision della data di prelievo, del peso e la
descrizione (effettuata in modo automatico dall’applicativo Gestione Gamma
Vision);
- Avvio dell’applicativo WAN32 per l’effettuazione dell’analisi.
Una volta selezionato il JOB occorre cliccare su Esegui JOB per eseguire tali comandi.
In pratica il programma attiva Gamma Vision in esecuzione sul JOB File specificato, gli
invia i dati (data prelievo, peso e descrizione) ed attende la fine dell’analisi,
monitorando il database di appoggio di GammaVision. Una volta trovati nell’archivio i
dati della nuova analisi, viene presentata la possibilità di stampare l’esito in un formato
prestabilito e viene quindi richiesta la convalida dell’analisi con il conseguente
salvataggio dei dati nel database.
Una volta salvati i dati sul database, è possibile visualizzarli con la funzione ESPLORA
E MODIFICA del Menù ANALISI ALTRE MATRICI.
Figura n. 6.9
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Su questa videata sono riportati una serie di criteri di selezione (nella parte in basso) che
permettono di cercare un campione o una serie di campioni in base alla data, matrice,
rete ecc…
Cliccando su “analisi” e successivamente su “modifica” è possibile far rianalizzare il
relativo spettro memorizzato. Cliccando su “stampa” è invece possibile ristamparne tutti
i dati.
Selezionando la tabella e cliccando col tasto destro del mouse è possibile copiare la
tabella negli Appunti di Windows, per riportarti poi, ad esempio, in un foglio di lavoro
di Excel.
ACQUISIZIONE ANALISI ARIA
Selezionando dal menù ANALISI ARIAÆACQUISIZIONE ANALISI si accede alla
seguente maschera:
Figura n. 6.10
Per effettuare l’analisi è necessario cliccare sul tasto ESEGUI ANALISI. In questo
modo automaticamente viene richiamato il JOB File specifico dell’aria, in quanto
questo menù è dedicato all’analisi dell’aria giornaliera. La maschera prevede le stesse
funzionalità descritte nella sezione
ACQUISIZIONE ANALISI ALTRE MATRICI
É evidente che specifici menù, analoghi a questo dedicato alle analisi dell’aria
(particolato atmosferico), possono essere facilmente impostati per tipologie di analisi
eseguite con grande frequenza e con modalità prefissate.
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7.
CONCLUSIONI
Con il presente lavoro si è cercato di mostrare una possibile soluzione per cercare di
costituire un database nazionale aggiornabile in tempo reale. L’automatizzazione
dell’alimentazione del database locale sarebbe assicurata dall’applicativo di
interfacciamento con Gamma Vision, già ormai ben collaudato presso l’ARPA
Piemonte. Tale applicativo potrebbe essere facilmente utilizzato, con pochissime
modifiche, presso la maggior parte dei laboratori regionali. Per i (pochi) altri si
potrebbero costruire ad hoc strumenti analoghi.
La parte mancante del sistema, descritta sommariamente nei primi paragrafi,
prevederebbe l’installazione di un server web corredato di un opportuno software in
ogni centro regionale e l’impiego delle usuali tecnologie Internet. Questo software
andrebbe sviluppato ad hoc, ma già esistono esempi funzionanti di questo tipo,
sperimentati o in corso di sperimentazione in ambito ARPA e APAT (catasto sorgenti
NIR).
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