APAT SISTEMA NAZIONALE CONOSCITIVO E DEI CONTROLLI IN CAMPO AMBIENTALE. Centro Tematico Nazionale Agenti Fisici

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1 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 OBIETTIVO SPECIFICO: OB TASK: c TEMI: T21 STATO: (1) Definitivo VERSIONE: 0 REDATTO DA: (2) Mauro Magnoni DATA: 28/02/2004 Alessandro Bonino Brunella Bellotto RIVISTO DA: (3) Mauro Magnoni DATA: 04/05/2004 APPROVATO PER IL RILASCIO DA: (4) Sandro Fabbri Giancarlo Torri DATA DI RILASCIO: 04/04/2005 (1) Bozza, definitivo (2) Autore/autori del documento (3) Responsabile della task (4) Responsabile CTN_AGF e Responsabile di Progetto APAT

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3 INDICE INDICE... III 1. INTRODUZIONE LA STRUTTURA DEL SISTEMA LA SOLUZIONE PROPOSTA ORGANIZZAZIONE DEL DATABASE NAZIONALE LA STRUTTURA DELLA BASE DATI E L APPLICATIVO DI INTERFACCIA CON LA STRUMENTAZIONE DI LABORATORIO APPLICATIVO GESTIONE GAMMA VISION E ALIMENTAZIONE DATABASE ACCESS CONCLUSIONI...13 III

4 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

5 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. 2

6 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

7 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. 4

8 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. 5

9 CRR Sistema aspirazione Spettr.gamma Software Valle d'aosta Dato non disponibile giornaliera (no sab-dom) Gamma Vision vers. 4.1e Maestro-32 vers. 5 Piemonte AVZ Zambelli giornaliera (si sab-dom) Gamma Vision Lombardia Alto Volume (2000 giornaliera (no sab-dom) Genie 2000 Canberra mc/giorno) Liguria dato non disponibile pacchetto mensile Gamma Vision vers. 2.4 Veneto dato non disponibile giornaliera Gamma Vision Bolzano dato non disponibile no Gamma Vision 5.2 Trento dato non disponibile dato non disponibile dato non disponibile Friuli VG AVZ Zambelli giornaliera (no sab-dom) Genie 2000 Canberra Emilia Romagna dato non disponibile no Silena Gammaplus vers e Gamma Vision 5.2 Lazio dato non disponibile no Gamma Vision Toscana giornaliera Gamma Vision vers. 5.2 Marche AVZ Zambelli giornaliera Gamma Vision 32 vers. 5.1 Umbria pacchetto mensile Gamma Vision Molise fuori uso no Gamma Vision 5.2 Campania 20 litri/min no Gamma Vision e Genie 2000 Basilicata dato non disponibile no Gamma Vision Puglia dato non disponibile no Gamma Vision Calabria dato non disponibile dato non disponibile dato non disponibile Sardegna dato non disponibile dato non disponibile dato non disponibile Sicilia fuori uso no 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

10 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

11 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 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. 8

12 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 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 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. 9

13 -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 ESPLORA E MODIFICA permette di visualizzare il relativo archivio. Figura n. 6.7 ACQUISIZIONE ANALISI ALTRE MATRICI Selezionando dal menù ANALISI ALTRE MATRICI ACQUISIZIONE ANALISI si accede alla maschera seguente: Figura n

14 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

15 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 ARIA ACQUISIZIONE ANALISI si accede alla seguente maschera: Figura n 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. 12

16 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). 13