Studio, sviluppo e test sperimentale di architetture di rete per l’iot e loro integrazione con sistemi cloud per finalita’ di eew

An Earthquake Early Warning (EEW) system must necessarily deal with the time component. Excluding the possibility of predicting a seismic event, the only action currently possible is sending an alert to targets further away from the nucleation point before the arrival of the most destructive waves. To this end, it is possible to exploit the different propagation speed of seismic waves in the ground compared to the propagation speed of transmitting information, and to make the use of modern technologies. Therefore, this thesis presents the study, development and experimental test of network architectures for the Internet of Things (IoT) and their integration with Cloud systems for rapid warning in the event of an earthquake. After analyzing the delays added by each component of an EEW system, we work on a part of the system architecture with the aim of branching out the alerts in a shorter time than the current ones. The use of different transmission protocols compared to international standards, the use of different identification and localization techniques, has shown how it is possible to reduce the total detection time, and consequently the alert, by about 3 seconds. The modularity of the proposed architecture allows its integration into current seismic networks and it is also applicable in other scenarios, such as structural monitoring, or in the case of rapid alert following a variety of natural events, such as those related to hydrogeological instability.

Un sistema di Earthquake Early Warning (EEW) deve obbligatoriamente confrontarsi con la componente tempo. Escludendo la possibilità di predire un evento sismico, l’unica azione, ad oggi possibile, è l’invio di un'allerta verso target più distanti dal punto di nucleazione dello stesso prima dell'arrivo delle onde più distruttive. A tal fine, possiamo sfruttare le diverse velocità di propagazione delle onde sismiche nel terreno rispetto a quella dei mezzi trasmissivi delle informazioni ed avvalerci dell'ausilio di moderne tecnologie. Questo lavoro di tesi presenta, quindi, lo studio, lo sviluppo ed il test sperimentale di architetture di rete per l'Internet of Things (IoT) e la loro integrazione con sistemi Cloud per finalità di allerta rapida in caso di terremoto. Dopo aver analizzato i ritardi aggiunti da ogni componente di un sistema di EEW, si è agito su una parte dell'architettura di sistema con lo scopo di una diramazione dell'allerta in tempi più contenuti rispetto agli attuali. L’utilizzo di differenti protocolli trasmissivi rispetto agli standard internazionali, di differenti tecniche di individuazione e di localizzazione, ha dimostrato come sia possibile ridurre il tempo totale di rilevamento, e di conseguenza di allerta, di circa 3 secondi. La modularità dell'architettura proposta ne permette l’integrazione nelle attuali reti sismiche ed è applicabile anche in altri scenari, come ad esempio quello del monitoraggio strutturale, o nel caso di allerta rapida in seguito ad una varietà di eventi naturali come quelli correlati al dissesto idrogeologico.