Studio e sviluppo di un sistema per il monitoraggio sismico e l'Early warning

The seismic monitoring technologies currently used on the national territory are based on devices that carry out a continuous sensing and generate data suddenly sent to the control centers for study by the scientific community. The communication standards generally used for sending these data are characterized by high latency times due to the structure of the transmission protocol used. These protocols presuppose to wait a high amount of information before sending each packet. As a consequence, the information acquired can only be used for the subsequent study of seismic events, making it impossible to use the data for a real-time analysis of the phenomena (needed for Early Warning alarms generation). During this thesis work, a low-cost Internet connected, GNSS synchronized seismic acquisition device was developed and designed using components for the IoT. The work was focused in particular, on the acquisition process, on strategies for reducing latencies in sending samples, on the processing of acquired measurements and on identifying solutions to use the device with the current seismic monitoring infrastructure. In the final part of the work, was studied the use of the device in Early Warning networks contexts for seismic pre-alert signals generation even in those scenarios where current technologies do not allow sufficient time to generate alarms for population alerting.

Le tecnologie di monitoraggio sismico attualmente impiegate sul territorio nazionale consistono in apparecchi che effettuano rilevazioni continue da inviare ai centri di controllo per lo studio da parte della comunità scientifica. Gli standard di comunicazione generalmente utilizzati per l’invio di tali acquisizioni sono caratterizzati da elevati tempi di latenza dovuti alla struttura del protocollo trasmissivo implementato. Tali protocolli presuppongono l’accumulazione di una elevata mole di informazioni prima dell’invio di ciascun pacchetto. Come conseguenza si ha che, a causa di tali ritardi, l’informazione acquisita può essere sfruttata solo per lo studio degli eventi sismici a posteriori, rendendo impossibile l’utilizzo dei dati per un’analisi in tempo reale dei fenomeni necessaria alla generazione di allarmi di “Early Warning”. Nel corso del lavoro di Tesi è stato studiato e progettato un dispositivo di acquisizione sismica a basso costo realizzato mediante l’utilizzo di componenti per l’IoT, connesso alla rete Internet e sincronizzato mediante GNSS. Il lavoro si è focalizzato in particolar modo, oltre che sul processo di acquisizione, sulle strategie per la riduzione delle latenze nell’invio dei campioni, sull’elaborazione delle misurazioni acquisite e all’individuazione di soluzioni in grado di garantire la compatibilità con l’attuale infrastruttura di monitoraggio sismico. Nella parte finale del lavoro è stato inoltre valutato l’utilizzo del dispositivo in contesti di reti Early Warning per la generazione di segnali di pre-allerta sismica anche in quegli scenari dove le tecnologie attuali non consentono un margine temporale sufficiente alla promulgazione di allarmi per l’allertamento della popolazione.