Rilevatore di terremoto autocostruito

Rilevatore di terremoto autocostruito

I terremoti colpiscono con una rapidità impressionante. Se si vuole realizzare un sistema in grado di rilevare automaticamente l’arrivo di un terremoto, occorre essere in grado di trasmettere queste informazioni vitali il più velocemente possibile, in altre parole in tempo reale. In questo articolo esamineremo un approccio seguito nella progettazione e realizzazione di un avvisatore di terremoto, non tralasciando una descrizione delle inevitabili difficoltà incontrate, e delle decisioni assunte per farvi fronte.

Introduzione

A causa delle sue caratteristiche geodinamiche, il territorio italiano è frequentemente interessato da fenomeni di natura sismica, che purtroppo, in alcuni casi, hanno conseguenze catastrofiche. Secondo i dati diffusi dall'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), il 2016 è stato un anno con un'attività sismica particolarmente intensa: solo in quell'anno la rete sismica nazionale ha infatti registrato oltre 53 mila terremoti, con eventi più che raddoppiati rispetto al 2014 e più che triplicati rispetto al 2015. Le sequenze sismiche più gravi si sono registrate ad Amatrice (24 agosto), e a Norcia e Visso (26 ottobre). Il 30 ottobre dello stesso anno è stato registrato il terremoto di intensità più elevata (6,5 gradi della scala Richter) da quando è entrato in funzione il sistema di rilevamento della Rete Sismica Nazionale (introdotto a partire dai primi anni '80). Questi dati dimostrano quanto sia fondamentale ed essenziale disporre, nel nostro territorio come in ogni altro paese interessato dai fenomeni sismici, di un sistema per il rilevamento precoce dei terremoti, in grado di salvare vite umane e mettere in sicurezza edifici e strutture murarie. Recentemente Elettronica Open Source si è occupata di questo argomento, con un progetto completo di rilevatore di terremoti e un articolo sulle principali tecnologie utilizzate per il rilevamento dei terremoti (tra cui la ShakeAlert, a cui faremo riferimento anche in questo articolo). In questo articolo presentiamo un ulteriore progetto per il rilevamento precoce dei terremoti ("early warning"), basato sulle più moderne tecnologie di comunicazione e inoltro tempestivo degli avvisi di allarme.

La storia ci insegna come ogni grande invenzione o scoperta sia spesso scaturita da una semplice idea. L’autore di questo progetto [1] non avrebbe mai immaginato di voler costruire un giorno un sistema di allarme per terremoti, almeno sino a quando non vide il video relativo allo Tsunami che colpì il Giappone nel 2011 [2]. La visione di quelle immagini spinse l’autore a fare qualcosa di utile nel campo della prevenzione, ponendo al servizio della causa comune tutte le conoscenze di cui disponeva. L’approccio iniziale fu quello di reperire la maggior quantità possibile di informazioni online, ricercandole soprattutto presso i siti dedicati all’osservazione dei fenomeni meteorologici. Queste risorse online, infatti, contengono numerose informazioni relative a sensori, dispositivi elettronici di rilevamento, apparecchiature per la misura, sismografi, e altro ancora, necessari per tracciare l’attività di un terremoto. L’idea alla base del progetto è stata quella di acquisire e monitorare i dati in modo continuativo e costante e, nel caso venisse rilevata un’attività sismica di entità superiore a 5,3 gradi della scala Richter, inviare un’opportuna segnalazione di allarme.

L’autore, in particolare, ha voluto realizzare questo sistema di allarme per terremoti per utilizzarlo nella sua nazione di origine, vale a dire l’India. Il primo passo consisteva dunque nell’acquisire i dati relativi all’attività sismica in India. Quest’operazione fu agevolata dall’accesso al sito del Dipartimento di Meteorologia Indiano, in cui è presente un’apposita sezione che elenca tutti gli ultimi rapporti relativi al verificarsi di terremoti, indicandone la magnitudine, latitudine e longitudine dell’epicentro, e la regione più vicina in cui si è verificato. Il problema relativo a queste informazioni era che non esisteva alcuna API in grado di consentirne l’accesso da un programma applicativo o da un app. L’unica soluzione è stata quindi quella di acquisire il contenuto della pagina (“crawling” come si dice nel linguaggio tecnico informatico) e processarlo opportunamente, ogni 10-20 secondi. Purtroppo non si tratta di un metodo molto efficiente, ma era l’unico praticabile, e pertanto lo script è stato creato utilizzando questa tecnica. Una volta completato e testato con successo lo script, l’autore si è però chiesto se i dati pubblicati sulla pagina del dipartimento fossero aggiornati in tempo reale o soltanto dopo alcune ore dal verificarsi dell’evento. Se infatti, ad esempio, un terremoto si verifica in una certa regione alle ore 18:00 e i dati sul sito vengono aggiornati soltanto alle 20:00, queste informazioni non sono più utilizzabili per i nostri scopi. Occorreva utilizzare un metodo differente, qualcosa di più affidabile.

Attraverso una ricerca più approfondita, l’autore venne a conoscenza di un altro sito, l’Earthquake Early Warning System, che opera dallo stato della California. Nel 2014 l’autore si trovava in California, da cui partì il 21 agosto 2014. Un terremoto colpì l’area della California proprio due giorni dopo, e il sistema sopra menzionato fu in grado di trasmettere l’allerta con circa 5-10 secondi di anticipo: un periodo sufficiente a salvare molte vite.

Come indicato in Figura 1, il funzionamento di un sistema di rilevamento e allarme preventivo per gli eventi sismici si articola sulle seguenti tre fasi:

  1. il verificarsi dell’evento sismico produce una frattura nella superficie terrestre (generalmente in prossimità dell’epicentro) a seguito della quale vengono prodotti diversi tipi di onde sismiche. La prima ad arrivare, e quindi la più veloce, è l’onda P, ma la maggior parte dei danni sono causati dalle più lente onde S, e dalle successive onde di superficie;
  2. i sensori rilevano la presenza dell’onda P e trasmettono immediatamente i dati a un centro di allerta per i terremoti, in cui viene determinata sia la posizione che l’entità del terremoto, e i dati vengono aggiornati con la velocità più elevata possibile;
  3. un messaggio viene immediatamente trasmesso dal centro di allerta per i terremoti ai computer e dispositivi mobili collegati alla rete, fornendo informazioni quali intensità, e tempo di arrivo previsto nella medesima aerea.
Figura 1: fasi su cui si articola un sistema per l’allerta terremoti

Figura 1: fasi su cui si articola un sistema per l’allerta terremoti

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