SISTEMI INFORMATICI DI
SUPPORTO ALLE DECISIONI PER
LA GESTIONE DELLE EMERGENZE:
ESPERIENZA ENEA E LE NUOVE
SFIDE
Sandro Bologna
ENEA-CAMO
[email protected]
Seminario CAMO – 28.10.2003
SISTEMI EMERGENZA CIVILE
SISTEMI EMERGENZA INDUSTRIALE
PROTEZIONI FISICHE
SISTEMI DI INTERVENTO AUTOMATICO
SISTEMI DI ALLARME E DI
INTERVENTO MANUALE
SISTEMI DI CONTROLLO
E DI SUPERVISIONE
BUONA PROGETTAZIONE
TIPICHE BARRIERE
DI PROTEZIONE
USATE
NELL’INDUSTRIA DI
PROCESSO E
INFRASTRUTTURE
CHE COMPORTANO
RISCHI PER L’UOMO
E PER L’AMBIENTE.
LE BARRIERE DI
PROTEZIONE SONO
MOSTRATE
NELL’ORDINE DI
ATTIVAZIONE AL
PRESENTARSI DI UNA
CONDIZIONE
INCIDENTALE
• Livelli di Propagazione dell’Emergenza
1
2
Impianto
4
3
Provincia
Regione
Stato
• Livelli Decisionali di Gestione delle Emergenze
Sala di
Centro
Centro
Centro Nazionale
Controllo
Provinciale
Regionale
Protezione Civile
Problemi
- Vincoli legislativi
- Comunicazione
decisionali
- Piani di emergenza
- Disponibilità dei mezzi
- Domini di competenza
- Cooperazione
• Livelli d’intervento ENEA
Analisi del problema e modellizzazione
della conoscenza
Sviluppo di prototipi per il Supporto Decisionale Attivo
con tecnologie di Intelligenza Artificiale
Ciclo di gestione dell’emergenza
Esperienze ENEA nello sviluppo di Sistemi di
Addestramento e Supporto Decisionale
Predizione
Mitigazione
Gestione del rischio Gestione della crisi
Preparazione
Prevenzione
Simulatore di Addestramento
Emergenza
dell’emergenza
Ricostruzione
Gestione
dell’emergenza
Valutazione
conseguenze
Sistema Intelligente di Supporto alle Decisioni e e alle
Procedure di Intervento
Ripristino
Intervento
Gestione delle Emergenze
Fattore umano
Dominio di Emergenza
Organizzazione
Problema: Riduzione degli Errori Umani
Soluzione: Sistemi intelligenti per l’addestramento
ed il supporto decisionale
Flussi di informazioni tra i centri decisionali
Dati Impianto
Gestione Impianto
Dati Territoriali
Centro tecnico
di supporto
Dati Regionali
Dati Nazionali
Centro di emergenza
regionale
Centro Nazionale
Protezione civile
Sistema Intelligente di Supporto alle Decisioni in caso di incidente
Valutazione della situazione & Supporto Decisionale Basati su:
Informazione: Stato del Dominio dell’Emergenza,
Conoscenza: regole, procedure, istruzioni,
Preferenze: criteri di rischio, di ruolo, di gestione risorse,...
Monitoraggio
Continuo
IDSS
INTELLIGENT
DECISION
SUPPORT
SYSTEM
Azioni
Sensori & Attuatori
Monitoraggio
Continuo
Compiti
MIND
Gestori delle Emergenze
Collegamento alla
rete informativa
TIPICO SCENARIO EMERGENZA
Risorse gestione
emergenza
Decisori “sul campo”
Infrastruttura
di
comunicazione
Decisori “remoti”
Progetto MUSTER
supervisore
Decisori “remoti”
Data logging
SCENARIO
SIMULATO
Team di addestramento
Infrastruttura
di
comunicazione
Decisori “sul campo”
Progetto MUSTER
Tutor
Riconoscimento degli
errori e spiegazione
Comunicazione
VR Engineer
Addestramento Cooperativo
• Modelli VR del dominio dell’emergenza
• Scenari di intervento
• Strategie di gestione
-------------------------------------------• Modelli del ruolo degli agenti
• Modelli cooperativi
--------------------------------------------• Strategie di addestramento
Assenza di
comunicazione
Trainee 1
Trainee 2
Ruolo B
Progetto MUSTER
Propagazione
incendio
Dispersione
nubi tossiche
Variazioni
meteo
Modelli
di Simulazione
MUSTER Kernel
Eventi
Risorse
Aree a rischio
Sito
SCENARIO
Addestrandi
DOMINIO
- dominio
- risorse
- eventi
DB CENTRALE
LOG / REPLAY
Supervisore
Progetto MUSTER
Stazione del Supervisore
Vista fisica sullo scenario
Vista logica sullo scenario
Connessione in rete
Vista del Responsabile risorse
Vista del Responsabile pontile
Stazioni
degli
Addestrandi
Progetto GEO
Deposito di
Ferrera
Progetto GEO
Strumento Antincendio
Lo strumento utilizza simulatori
di irraggiamento termico, e
valuta il consumo di risorse
antincendio nel tempo.
Progetto GEO
Funzioni Previsionali (What-If) e di Supporto Attivo
Modelli Numerici di
Irraggiamento e
Spandimento
Basate sulla Logia Fuzzy
Sistema di supporto
alla Gestione
Emergenza
Simulazione
dell’evento
Algoritmi di ottimizzazione della
evacuazione dei prodotti di rischio
Regole qualitative per la gestione
delle risorse antincendio
Scelta della
Procedura
Basati sulle tecniche evolutive
Pannello Strumenti Operativi
Esecuzione
simulata
della
Procedura
Allarme
Telefono
Avviso
Prodotti Antincendio Personale
Configurazione
dello Scenario
Scenari
Incidentali
Progettazione e
modifica Procedure
Procedure
di
Emergenza
Banca
Dati
Sostanze
Base di Dati Relazionale
Connessione automatica ai dati di processo
Dati
Risorse
Personale Strutturali di
Reperibile Impianto
Antincendio
Cartografia
Elettronica
Deposito e Linee
Progetto CIPRODS
Progetto CIPRODS
Databases di
Sostanze Tossiche e
Industrie a rischio
Algoritmi di
Analisi delle
conseguenze
EVENTO
Sintomi
Modulo
Diagnostico
Procedure di
intervento
CONSEGUENZE
Modulo
Predittivo
Modulo
Decisionale
DATABASES GEOGRAFICI
Che cosa
succede
Che cosa succederà o
potrebbe succedere
Che cosa fare
ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI SUPPORTO ALLE DECISIONI
Azioni
LE NUOVE SFIDE
Progetto SAFEGUARD
Three Layers Model for the Electrical Infrastructure
Electrical Power Operators
Independent System Operator
for electricity planning and
transmission
Intra-dependency
Inter-dependency
Control and supervisory
hardware/software components
(Scada/EMS systems)
Electrical Components
Telecomunication
Infrastructure
generators, transformers, breakers,
connecting cables etc
National Electrical Power
Transmission Infrastructure
Foreign Electrical
Transmission
Infrastructure
Oil/Gas Transport
System Infrastructure
Remote Terminal Units
Regional
CC1
Regional
CC2
Regional
CC3
National Control
Centre
SOURCE GRTN
Regional
CC8
MULTI-LAYER NETWORK MANAGEMENT
Human
Interface
Management
Correlation
National Control
Actions
Correlation
Actions
Regional Control
Local Control
Anomaly
Sensor 1
Wrapper 1
Logger 1
Anomaly
Sensor 2
Physical
Layer
Wrapper 2
Logger 2
Actuator
Actuator
Progetto SAFEGUARD SELF-HEALING ARCHITECTURE
Low-level agents
High-level agents
Other LCCIs
Foreign Electricity Networks
Telecommunication Networks
-------------------
Safeguard agent Architecture for
Large Complex Critical Infrastructures (LCCIs)
Negotiation
agent
Correlation
agent
Topology
agent
Diagnostis
wrappers
Network global
protection
MMI
agent
Intrusion
Detection
wrappers
Action
agent
Anomaly detector
agents
Actuators
Cyber Layer of Electricity Network
Home LCCIs
Commands and
information
Information only
Local nodes
protection
LE NUOVE SFIDE
Human Errors
& Socio-Cognitive Engineering Applications
In Multi-grid Large Complex Critical System/ Infrastructure (LCCI)
Human component
Artificial Highly-Autonomous (Intelligent
Agent) component
Production/Transmission
/Control component
of Physical &Technological
Layers
Organisation
Technological Grid
Copy rights: High-Intelligence & Decision Research Group, CAMO, ENEA, http://erg4146.casaccia.enea.it
Author: Adam Maria Gadomski, 8/10/2003
Human
Factors
Human
Errors
Social
Consequences
SOCIO-COGNITIVE ENGINEERING
contributes to the Vulnerability Analysis and to
the Improvement of Robustness of Large
Complex Critical Systems (Humans-Technology
Systems).
Key Intervention Domains
• Users Modelling and Simulation
• Organization Structures and Decision-Making
Modelling and Simulation
• Assessment of Social Risk and Impacts
• Intrusions and Mismanagement
Development of
Autonomous Artificial Intelligent Organizations
Embedded in Complex Software Systems
Copy rights: High-Intelligence & Decision Research Group, CAMO,ENEA, http://erg4146.casaccia.enea.it
Adam M. Gadomski, 7/10/2003
LE NUOVE SFIDE
Fonte: Corriere della Sera 30.09.03
LE NUOVE SFIDE
The World is a Network of Networks…
Any Geographical Area, Any Network, Any Functional Area
Is a Place of Vulnerability
Oil and Gas
Electric
Banking and
Finance
Water
Internet
Core
Government
Services
Transportation
Telecommunications
Emergency
Services
27
La nuova sfida dei Sistemi di Sistemi
System of Systems Level
SOS
Energy
Interdependent LCCIs Level
Services
VHS
Transportation
Individual LCCI Level
Telecomunic.
Banking & F..
Example of Interdependencies Among Physical and
Cyber Assets Within the Energy Industry
Gas Pipeline
Control
Center
Generating
Plant
Private
Microwave
Network
Natural Gas
Storage Facilities
Public Networks
Transmission
Substation
Compressor Station
Types of failures:
Distribution
Substation
City
Gate
• Cascading
• Escalating
• Common corridor
DELAY
Repair Crews
Commercial Loads
Industrial Loads
Source
Office of Critical
Infrastructure Protection
FaMoS – Fast Modelling and Simulation Environment
for Critical Infrastructure Analysis.
Interdependency Model
all the links with the other nets
Foreign Electrical
Transmission
Infrastructure
Electrical Model
generators, transformers, breakers,
connecting cables etc
State Machine Model
processes and arcs in the net
Telecomunication
Infrastructure
Topology Model
nodes and arcs in the net
National Electrical Power
Transmission Infrastructure
Oil/Gas Transport
System Infrastructure