AZIONE 1. Condivisione dei dati meteoidrologici in tempo reale, in

AZIONE 1. Condivisione dei dati meteoidrologici in tempo reale, in
differita e storici
Contributo dei partner italiani:
Stefano BOVO
Regione Piemonte - Direzione Servizi tecnici di prevenzione - Settore Meteoidrografico e reti di
monitoraggio
Luca VIARENGO, Michele PIANTA'
CSI-Piemonte - Settore Ambiente
Luisa ALZATE
Università di Torino - Facoltà di Agraria - DEIAFA
Contributo dei partner francesi:
Christiane GIVONE, Jean-Pierre BALLET
Météo France - Centre Interregional Centre-Est - Division Etudes et Developpement
Yann GENIN
Météo-France - SCEM/TTI
I-1. Introduzione
Al gruppo di lavoro dell’azione 1 era assegnato il compito di base del programma: la realizzazione di
una struttura stabile di raccolta e gestione degli scambi di informazione tra i centri di monitoraggio
regionali su entrambi i lati della frontiera italo-francese per la condivisione, fra i diversi soggetti
partecipanti al progetto, dei dati idrometeorologici in tempo reale, in differita e storici.
Il gruppo è stato coordinato per parte italiana da Stefano Bovo e per parte francese da Christiane
Givone. Al progetto hanno partecipato organismi appartenenti alle seguenti regioni transfrontaliere:
Haute Savoie, Savoie, Hautes Alpes, Alpes de Haute Provence ed Alpes Maritimes per la Francia,
Regioni Piemonte, Valle d’Aosta e Liguria per l’Italia, e più precisamente:
• Regione Piemonte, Direzione dei Servizi tecnici di prevenzione, Settore Meteoidrografico e reti di
monitoraggio
• CSI-Piemonte
• 1a Facoltà di Ingegneria, Politecnico di Torino, Dipartimento di Idraulica e T.I.C
• Università de Torino, Facoltà di Agraria, Dipartimento Economia Ingegneria Agraria Forestale e
Ambientale (DEIAFA)
• Università di Genova - Facoltà di Ingegneria - Centro di ricerca Interuniversitario in Monitoraggio
Ambientale (CIMA)
• Regione Valle D’Aosta: Assessorato Lavori Pubblici Servizio Idrografico
• Météo-France - Centre Interrégional Centre-Est-Lyon (CMIRCE), Centre Interrégional SudEst-Aix (CMIRSE) et Centre d'Etudes de la Neige – Grenoble
• Météo-France - SCEM/TTI - Toulouse
• EDF – DTG - Grenoble
• CEMAGREF Lyon - Division Hydrologie-Hydraulique
• CEMAGREF Grenoble - Division Erosion Torrentielle, Neige et Avalanche (ETNA)
• Institut National Polytechnique de Grenoble - Laboratoire des Transferts en Hydrologie et
Environnement (LTHE)
• Pôle Grenoblois de Risques Naturels.
I dati condivisi sono resi disponibili ai servizi meteorologici, ai servizi per il preannuncio delle piene, ai
servizi di protezione civile e agli organismi di ricerca, operativi nel territorio.
I-2. Attività dell’azione 1 durante il progetto
L’attività operativa è iniziata nel mese di ottobre 1997 ed è proseguita in collaborazione continua
durante tutta la durata del progetto sino a giugno 2000 Verificata nei numerosi incontri tecnici a
Lione e Torino.
Preliminarmente all’inizio del progetto si sono definite le linee guida dell’azione, orientate alla
predisposizione di uno studio di fattibilità con il quale verificare la correttezza dell’impostazione:
produttori e utilizzatori dei dati, inventario dei punti di misura, sistema di scambio dati
Poiché la condivisione dei dati é indispensabile per il lavoro dei partecipanti alle altre azioni del
progetto, é stato organizzato un incontro con i responsabili di tutte le azioni, a dicembre 1997, per
catalogare le necessità, i dati desiderati, le modalità di accesso e l'uso degli stessi.
Con lo scopo di preparare l'inventario dei punti di misura della zona di interesse del progetto, é stata
elaborata, ed inviata ai proprietari delle stazioni, una scheda - tipo per descrivere le stesse (vedi
allegato).
Nel corso del 1998 é stato realizzato, in collaborazione con tutti i produttori di dati, un importante
lavoro per completare l'inventario delle stazioni, ormai disponibile da maggio 1999 (vedi allegato).
Fin dall'inizio dei lavori dell'azione 1, e per ragioni di sicurezza, i partecipanti si sono trovati
d'accordo sul fatto che sarebbe stato preferibile avere un sistema basato sullo scambio tra le banche
dati francese e italiana, piuttosto che un'unica banca dati.
Ogni centro di gestione ha pertanto acquisito un server specifico, dedicato alla gestione e allo
scambio dei dati. La comunicazione tra le due macchine avviene tramite una linea dedicata ISDN /
Numéris.
METEOFRANCE, gestore francese, ha deciso di scegliere il sistema FOSS (French One Stop
Shop) sviluppato nell'ambito di ECOMET.
Il Settore Meteoidrografico della Regione Piemonte, gestore italiano, ha scelto il sistema
INTERREG, che deriva dal progetto europeo REMSSBOT (Regional Environmental Management
Support System Based On Telematics), dedicato alla connessione di banche dati di tipo ambientale.
Nel corso del 1998 gli aspetti tecnici sono stati ampiamente discussi, soprattutto per risolvere il
problema della connessione tra il sistema francese e quello italiano, in modo che essa sia trasparente
per l'utilizzatore.
A gennaio 1999 é stato completato e diffuso a tutti i partecipanti al progetto INTERREG lo studio di
fattibilità, che precisa gli obiettivi dell'azione 1, gli utilizzatori mirati, le condizioni di accesso ai dati, e
che presenta l'inventario delle stazioni di misura esistenti, la struttura della banca dati e la soluzione
adottata per realizzare lo scambio di dati. In particolare questo studio presenta una prima versione
del protocollo per lo scambio dei dati, i cui obiettivi sono la definizione delle regole di gestione e
delle condizioni d'accesso ai dati per i partner del programma INTERREG II, per i produttori di dati
e per ogni utilizzatore.
La realizzazione tecnica del collegamento tra i due sistemi é iniziata subito dopo la conclusione dello
studio di fattibilità, ma ha accumulato ritardi a causa dei problemi "di rete" avuti all'inizio del 1999,
che hanno potuto essere risolti solo alla fine dello stesso anno, in occasione di una riunione a Torino
degli specialisti "di rete" dei due paesi.
In parallelo i partecipanti italiani e francesi hanno scritto le query necessarie per accedere alle diverse
banche dati.
Il collegamento tra il sistema francese e quello italiano é operativo dalla fine del 1999; la circolazione
delle informazioni tra i due é stata testata da un capo all'altro. Una dimostrazione del sistema di
scambio dati é stata così realizzata con successo nel corso dell'ultima riunione plenaria del
programma INTERREG, il 5 aprile 2000 a Bron.
A partire da tale data lo scambio dati operativo é pertanto attivo in forma sperimentale sotto il
controllo di un Comitato di Sorveglianza, che si occupa della buona gestione e del corretto
funzionamento del sistema dell'aggiornamento dei cataloghi e delle autorizzazioni per l'uso dei dati.
L'ultima versione del protocollo d'accordo è attualmente alla firma del Direttore della Direzione
Servizi Tecnici di Prevenzione della Regione Piemonte e del Direttore Interregionale per
METEOFRANCE Centro-Est.
I-3. Descrizione del Sistema
Definizione della zona di comune interesse
Le stazioni i cui dati sono scambiati nell’ambito del progetto INTERREG II si trovano nelle regioni
Piemonte (province di Torino, Asti, Cuneo, Alessandria, Vercelli, Biella, Novara, Verbania), Liguria
(province di Imperia, Savona, Genova), Valle D’Aosta, Rhône-Alpes (dipartimenti Haute-Savoie,
Savoie, Isère) Provence-Alpes-Côte d’Azur (dipartimenti Hautes-Alpes, Alpes de Haute Provence,
Alpes Maritimes).
Inventario dei punti di misura
Le stazioni rientranti nella zona interessata dallo scambio, e che fanno parte del database
INTERREG II, sono state censite tramite schede descrittive.
Ogni punto di misura é descritto tramite una serie di informazioni riguardanti il nome, il proprietario
della stazione, la localizzazione, la sua storia, il tipo di stazione, i parametri misurati, il tipo di sensore,
le modalità di acquisizione dei dati, l’accesso ai dati.
Inoltre una cartografia permette di localizzare le stazioni (6 carte, 3 per le stazioni i cui dati saranno
trasmessi in tempo reale e altre 3 per le stazioni i cui dati saranno trasmessi in differita, in allegato 1).
Tipo di dati scambiati
Il sistema di scambio permette di acquisire dati sui seguenti parametri:
• pioggia;
• temperatura;
• igrometria;
• pressione;
• direzione e velocità del vento;
• altezza e temperatura della neve;
• misure di portata;
• altri (radiazione solare diretta e indiretta, temperatura del suolo...).
Per quanto riguarda le misure di portata in tempo reale, la Francia mette a disposizione del database
INTERREG II solamente i dati delle stazioni situate in prossimità del confine (nel caso in cui il bacino
idrografico di un corso d’acqua si estenda sul territorio di entrambi gli stati).
Contenuto delle banche dati
Le banche dati "tempo reale" di de Météo France Lione e della Regione Piemonte sono accessibili e
complete.
Per quanto riguarda gli altri dati italiani "tempo reale" sono attualmente disponibili presso la SSRN
della Regione Piemonte: 12 stazioni attivate nel corso del 1999 dalla Regione Valle d'Aosta, e 10
stazioni sulle 21 previste attivate dalla Regione Liguria
Tutti i dati (tempo reale e differito) delle stazioni messe a disposizione nell'ambito del progetto
Interreg, sono disponibili in linea a partire dal 1990; essi sono validati fino al 1999.
I dati degli anni precedenti e quelli del "Servizio Idrografico e Mareografico Italiano" dovranno
essere richiesti alla Regione Piemonte.
Da parte francese, i dati della rete EDF saranno disponibili nella banca dati francese non appena sarà
firmata la convenzione tra METEOFRANCE e EDF (in discussione)
Il “tempo reale” comprende il tempo necessario all’acquisizione del dato dalla stazione al centro di
gestione, nonché il tempo di trasmissione dal centro di gestione ai partner del progetto; per la
Regione Piemonte corrisponde a circa mezz’ora di differita, per MétéoFrance va da un’ora a 24 ore.
Frequenza dello scambio dei dati
L’obiettivo finale del progetto INTERREG è l’attivazione di uno scambio di dati in tempo reale con
frequenza oraria.
L'attuale disponibilità di dati e la configurazione realizzata, permettono di acquisire i dati una volta al
giorno in situazione ordinaria e ventiquattro volte al giorno in situazione di allerta.
La Regione Piemonte, ogni volta in cui definisca un codice di attenzione sul suo territorio, comunica il
suo stato d'allerta a METEOFRANCE, e viceversa; il servizio italiano incaricato di inviare il
messaggio è la “Sala Situazione Rischi Naturali" della Direzione Regionale Servizi Tecnici di
Prevenzione della Regione Piemonte ; il servizio francese di riferimento è la Divisione "Transmission
et Traitement de l'Information" del Centro Meteorologico Interregionale Centro - Est di Lione.
Il sistema di scambio dati tra Regione Piemonte e Météo France
Caratteristiche richieste
La realizzazione del sistema ha tenuto conto di una serie di richieste che sono state formulate dai
committenti e di alcune situazioni che si prefigurano per il concreto ed effettivo funzionamento del
sistema stesso:
-
scambio di dati in tempo reale e di dati storici via Intranet;
-
visualizzazione ed acquisizione dati;
-
sicurezza nell’accesso ai database;
-
stabilità della rete di interscambio;
Il sistema informativo condivide fra i soggetti partecipanti sia dati in tempo reale sia dati storici per la
realizzazione di studi climatologici e idrologici su scala regionale e transfrontaliera.
Poiché il sistema è destinato ad essere utilizzato in particolare in situazioni di emergenza
meteorologica, deve quindi essere garantita ed assicurata la massima stabilità delle linee di
comunicazione dei dati. Gli stessi dati devono poter essere visualizzati e scaricati tramite il sistema.
L’accesso ai database ed il trasferimento dei dati deve avvenire entro condizioni di sicurezza che
garantiscano il sistema dall’intrusione di accessi non autorizzati.
Soluzione architetturale
Entrambi i sistemi, francese ed italiano, hanno la stessa architettura: client - middleware - application
server - DBMS.
Per la parte italiana il client consiste in pagine HTML, il middleware è Fortè.
Per la parte francese il client è Java, il middleware è CORBA compliant e l’application server è a
sua volta sviluppato in Java.
I due ambienti (Fortè e Java) sono resi compatibili tramite CORBA, (Common Object Request
Brokering Architecture), uno standard definito a livello industriale capace di rendere cooperanti su
rete componenti software autonome (gli oggetti), e di creare applicazioni distribuite.
CORBA separando l'interfaccia dalla logica implementativa rende possibile chiamare servizi
attraverso linguaggi e sistemi operativi diversi.
La soluzione tecnica per gestire la connessione fra i due sistemi, prevede che il sistema informativo
dal lato italiano “veda” il sistema francese come un fornitore di informazioni, connettendosi
direttamente all’application server sviluppato in Java. Analogamente il client FOSS utilizza CORBA
per accedere al application server italiano.
Sia il sistema italiano che quello francese accedono ai dati utilizzando un catalogo dove sono
descritte le modalità precostituite di accesso alle basi dati collegate in sistema.
Il concetto di accesso ai dati tramite catalogo è uguale nei due sistemi che si prevede di utilizzare, ma
diversi sono i cataloghi e l’utilizzo che ne viene fatto.
Sostanzialmente il catalogo utilizzato dal sistema italiano, derivante dall’ETC/CDS (Catalogue of
Data Source) dell’Agenzia Europea per l’Ambiente, è centralizzato e contiene metadati sui dati
disponibili presso ciascun database collegato nel sistema. Il catalogo del sistema FOSS, invece, non
raccoglie metadati, ma è rappresentato da una lista dei “prodotti” informativi disponibili nell’ambito
del sistema stesso.
Figura I-1: soluzione architetturale
La soluzione tecnica implementata
La soluzione tecnica prevede che il sistema informativo dal lato italiano “veda” il sistema francese
come un provider di informazioni, connettendosi direttamente all’application server sviluppato in
Java.
Analogamente il client FOSS utilizza l’IDL (Interface Definition Language utilizzato da CORBA) per
poter accedere al provider italiano.
La connessione in sicurezza (accesso ai dati e trasferimento degli stessi) dei server italiano e francese
è garantita dall'utilizzo di una linea dedicata che collega i due elaboratori
Per ciò che riguarda i dati e la preparazione delle query, la parte italiana utilizza la descrizione fatta
attraverso le otto tavole di descrizione dei servizi informativi utilizzate dal sistema INTERREG ed
aggiunte alle basi dati francesi. Tali tavole, costituenti una sorta di viste su più tavole e più campi del
database, consentono sia la descrizione dei servizi informativi o dei prodotti che si intende mettere a
disposizione sia un accesso non diretto alle tavole contenenti i dati reali.Il sistema assicura
l’indipendenza della struttura della base dati dei soggetti coinvolti nello scambio di dati.
Nella figura seguente, viene rappresentata la soluzione tecnica adottata per gestire la comunicazione
fra i due sistemi.
Figura I-2: soluzione tecnica adottata
Il sistema di interscambio dati realizzato è costituito da due sistemi distinti che comunicano fra loro.
Gli utenti italiani accedono ai servizi informativi messi a disposizione da Météo France in qualità di
soggetto fornitore di dati. L’accesso ai dati avviene tramite il catalogo del sistema implementato dalla
parte italiana in cui tali servizi sono descritti.
Analogamente gli utenti francesi si collegano al database della Regione Piemonte attraverso FOSS
che si connette direttamente alla partizione Fortè ed i servizi informativi della Regione Piemonte
costituiscono dal canto loro “prodotti” informativi del sistema FOSS.
Per gli utenti italiani l’interfaccia è un web browser. La soluzione scelta consente di presentare e
mettere a disposizione le informazioni via Internet.
Ogni client accede al sistema informativo tramite il Web server che è connesso al CDS tramite uno
strato di logica implementato con Forté.
Per gli utenti francesi, l’interfaccia é un’applicazione FOSS client, sviluppata in Java, e che funziona
sullo stesso principio architetturale.
Il DBMS che contiene i dati del CDS è Oracle 8.0 (tanto da parte italiana che da parte francese).
Caratteristiche tecniche
I server francese ed italiano sono collegati attraverso una linea ISDN BRI (due canali a 64 Kbytes)
per la trasmissione dei dati, che garantisce una maggiore stabilità della connessione ed una maggiore
velocità trasmissiva. Non va dimenticato che uno dei requisiti del progetto è quello della stabilità delle
linee di trasmissione.
I dati trasferiti tramite servizi informativi dal database del provider, utilizzano il protocollo IIOP.
La comunicazione attraverso la linea ISDN viene “filtrata”, in uscita ed in entrata dalla SSRN, da un
Gateway Cisco 2503 che controlla gli indirizzi IP (Intenet Protocol) dei server collegati ed instrada
su una porta (porta 80) la comunicazione. Nel Gateway saranno specificati gli indirizzi IP
dell’application server della parte italiana e dell’application server della parte francese. Il Gateway
controlla l’IP delle macchine, le mette in collegamento e quindi, avendo verificato l’identità delle
macchine che comunicano, instrada la comunicazione.
Questa struttura che prevede l’utilizzo della comunicazione su linea ISDN e la presenza di router e
gateway per il controllo degli accessi ai server, garantisce stabilità ed affidabilità della comunicazione,
in particolare in caso di allarme.
I-4. Risultati
Dopo diversi mesi, durante i quali sono state realizzate numerose prove, lo scambio di dati fra i centri
regionali meteorologici situati da entrambi i lati del confine italo - francese, è finalmente diventato
operativo anziché in fase sperimentale
Si può pertanto considerare pienamente realizzato l’obiettivo fondamentale del programma
INTERREG avendo messo a disposizione un servizio che permette l’accessibilità dei servizi
localizzati sui due lati della frontiera.
Ma il risultato conseguito va considerato positivamente anche al di là di tale successo di ordine
generale in considerazione di evidenze intrinseche e particolari che vanno sottolineate. Innanzitutto si
tratta del primo accordo transnazionale tra Servizi Meteorologici Regionali ottenuto nell’ambito della
complessa e assai differente organizzazione nazionale:
un servizio Meteorologico fortemente centralizzato in Francia che per la prima volta apre i suoi
archivi alla consultazione in tempo reale, un servizio regionale da parte italiana che si pone come
referente di area sul suolo tracciato dal Servizio Meteorologico Nazionale Distribuito.
L’esperienza fondamentale dell’informativa distribuita che permette in maniera assolutamente
paritetica e trasparente da parte di ciascun partner dell’accordo di accedere ai dati condivisi si è fusa
con un comune lavoro di sviluppo di tecniche informatiche d’avanguardia per realizzare la
compatibilità di strumenti gestionali delle rispettive banche dati assai differenti.
La creazione di una rete di legami e consuetudini che trovano la loro legittimazione nel comitato di
sorveglianza garantiscono la serietà e la continuità dello scambio dati.
Le conclusioni positive delle altre azioni del Programma INTERREG strettamente dipendenti dalla
condivisione dei dati sono infine la prima dimostrazione dell’efficacia della comunione realizzata.
I-5. Bibliografia
AIPA - Autorità Informatica per la Pubblica Amministrazione: Architettura Applicativa della rete
unitaria della pubblica amministrazione, Roma 25 febbraio 1997.
Directive Européenne sur les bases de données (96/9/CE du 11 mars 1996).
ETC/CDS - Under contract of the European Environment Agency, (1996), Data model CDS, 1.0
vers.
ETC/CDS - Under contract of the European Environment Agency, (1997) Data model CDS, 2.0
vers (WinCDS).
WMO (World Meteorological Organisation), (1995), WMO policy and practice for the exchange
of meteorological and related data and products including guidelines on relationships in
commercial meteorological activities, RESOLUTION 40 (XII Congress).
REGIONE PIEMONTE SETTORE METEOIDROGRAFICO E RETI DI MONITORAGGIO &
METEOFRANCE CENTRE INTERREGIONAL CENTRE-EST-LYON (CMIRCE), Studio di
fattibilità per la realizzazione di un sistema di scambio di dati idrometeorologici / Etude de faisabilité
pour la réalisation d’un système d’échange des données hydrométéorologiques, Azione 1del
progetto Interreg II Italia-Francia “ Collegamento delle reti di rilevamento e condivisione delle
esperienze e delle conoscenze per la gestione del rischio idrogeologico in ambiente alpino ” / Projet
Interreg II France-Italie “Connexion des réseaux de données et mise en commun des
connaissances et des expériences pour la gestion des risques d’inondations en région alpine ”,
janvier 1999/ gennaio 1999.
Allegati
Allegato 1 - Carte di localizzazione delle stazioni.