SISTEMI INFORMATICI DI SUPPORTO ALLE DECISIONI PER

LA GESTIONE DELLE EMERGENZE:ESPERIENZA ENEA E LE NUOVE

SFIDE

Sandro BolognaENEA-CAMO

bologna@casaccia.enea.it

Seminario CAMO – 28.10.2003

SISTEMI EMERGENZA CIVILE

SISTEMI EMERGENZA INDUSTRIALE

PROTEZIONI FISICHE

SISTEMI DI ALLARME E DIINTERVENTO MANUALE

SISTEMI DI CONTROLLO E DI SUPERVISIONE

BUONA PROGETTAZIONE

SISTEMI DI INTERVENTO AUTOMATICO

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’EmergenzaLivelli di Propagazione dell’Emergenza• Livelli di Propagazione dell’EmergenzaLivelli di Propagazione dell’Emergenza

Impianto Provincia Regione Stato

1 2 3 4

Problemi - Vincoli legislativi - Comunicazione

decisionali - Piani di emergenza - Disponibilità dei mezzi

- Domini di competenza - Cooperazione

• Livelli d’intervento ENEA Livelli d’intervento ENEA • Livelli d’intervento ENEA Livelli d’intervento ENEA

Analisi del problema e modellizzazione della conoscenza

Sviluppo di prototipi per il Supporto Decisionale Attivo

con tecnologie di Intelligenza Artificiale

• Livelli Decisionali di Gestione delle EmergenzeLivelli Decisionali di Gestione delle Emergenze• Livelli Decisionali di Gestione delle EmergenzeLivelli Decisionali di Gestione delle Emergenze

Sala di Centro Centro Centro Nazionale

Controllo Provinciale Regionale Protezione Civile

Preparazione

MitigazionePredizione

Emergenza

Ricostruzione

RipristinoIntervento

Valutazioneconseguenze

Gestionedell’emergenza

Prevenzionedell’emergenza

Gestione del rischio Gestione della crisi

Ciclo di gestione dell’emergenza

Esperienze ENEA nello sviluppo di Sistemi di Addestramento e Supporto Decisionale

Simulatore di Addestramento

Sistema Intelligente di Supporto alle Decisioni e e alle Procedure di Intervento

Fattore umano

Problema: Riduzione degli Errori Umani

Dominio di Emergenza

Soluzione: Sistemi intelligenti per l’addestramento ed il supporto decisionale

Organizzazione

Gestione delle Emergenze

Flussi di informazioni tra i centri decisionali

Dati Impianto Dati Territoriali Dati Regionali Dati Nazionali

Gestione Impianto Centro tecnico di supporto

Centro di emergenza regionale

Centro Nazionale Protezione civile

Sistema Intelligente di Supporto alle Decisioni in caso di incidente

INTELLIGENTDECISIONSUPPORTSYSTEM

IDSS

Collegamento alla rete informativa Gestori delle Emergenze

Monitoraggio Continuo

MIND

Compiti

Monitoraggio Continuo

Azioni

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,...

Sensori & Attuatori

TIPICO SCENARIO EMERGENZA

Risorse gestioneemergenza

Decisori “sul campo” Infrastrutturadi

comunicazione

Decisori “remoti”

Decisori “sul campo”

Infrastrutturadi

comunicazione

Decisori “remoti”

Team di addestramento

Data loggingsupervisore

SCENARIOSIMULATO

Progetto MUSTER

Ruolo B

Addestramento Cooperativo• Modelli VR del dominio dell’emergenza• Scenari di intervento• Strategie di gestione--------------------------------------------• Modelli del ruolo degli agenti• Modelli cooperativi---------------------------------------------• Strategie di addestramento

Trainee 1 Trainee 2

VR Engineer

Riconoscimento degli errori e spiegazione

Comunicazione

Assenza di comunicazione

TutorProgetto MUSTER

Addestrandi Supervisore

Modellidi Simulazione

Propagazioneincendio

Dispersionenubi tossiche

Variazionimeteo

SCENARIO DOMINIO DB CENTRALE LOG / REPLAY

Eventi

Risorse

Aree a rischio

Sito

- dominio- risorse- eventi

MUSTER Kernel

Progetto MUSTER

Stazione del SupervisoreStazione del Supervisore

Vista logica sullo scenarioVista fisica sullo scenario

Vista del Responsabile risorse Vista del Responsabile pontile

StazioniStazioni

degli degli AddestrandiAddestrandi

Connessione in rete

Progetto MUSTER

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

Base di Dati Relazionale

Scenari Incidentali

Proceduredi

Emergenza

Banca Dati

Sostanze

Personale Reperibile

Cartografia Elettronica

Deposito e Linee

Dati Strutturali

di Impianto

Risorse

Antincendio

Sistema di supporto alla Gestione Emergenza

Scelta dellaProcedura

Simulazionedell’evento

Configurazione dello Scenario

Progettazione e

modifica Procedure

Esecuzione simulata

della Procedura

Pannello Strumenti Operativi

Allarme Telefono Avviso

Prodotti Antincendio Personale

Modelli Numerici di Irraggiamento e

Spandimento

Regole qualitative per la gestionedelle risorse antincendio

Algoritmi di ottimizzazione della evacuazione dei prodotti di rischio

Funzioni Previsionali (What-If) e di Supporto Attivo

Basate sulla Logia Fuzzy Basati sulle tecniche evolutive

Connessione automatica ai dati di processo

Progetto GEO

Progetto CIPRODS

ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI SUPPORTO ALLE DECISIONI

Che cosa succede

Che cosa succederà opotrebbe succedere

Che cosa fare

DATABASES GEOGRAFICI

EVENTO CONSEGUENZE

Modulo Modulo DecisionaleDecisionale

Modulo Modulo PredittivoPredittivo

Modulo Modulo DiagnosticoDiagnostico

Databases diSostanze Tossiche e

Industrie a rischio

Algoritmi diAnalisi delle conseguenze

Procedure diintervento

AzioniAzioniSintomiSintomi

Progetto CIPRODS

LE NUOVE SFIDE

Progetto SAFEGUARDThree Layers Model for the Electrical Infrastructure

Progetto SAFEGUARDThree Layers Model for the Electrical Infrastructure

Electrical ComponentsElectrical Componentsgenerators, transformers, breakers,generators, transformers, breakers,

connecting cables etcconnecting cables etc

Control and supervisory hardware/software components

(Scada/EMS systems)

Electrical Power OperatorsIndependent System Operator

for electricity planning and transmission

Intra-dependency

National Electrical Power Transmission Infrastructure

Telecomunication Infrastructure

Oil/Gas Transport System Infrastructure

Foreign Electrical Transmission Infrastructure

Inter-dependency

National Control Centre

Regional CC1

Regional CC2

Regional CC3

Regional CC8

Remote Terminal Units

SOURCE GRTN

AnomalySensor 1

Wrapper 2Logger 2Logger 1 Actuator Actuator

Correlation Correlation Actions

AnomalySensor 2

Wrapper 1

Management Actions

Human Interface

Local Control

Regional Control

National Control

Physical Physical

LayerLayer

MULTI-LAYER NETWORK MANAGEMENT

Progetto SAFEGUARD SELF-HEALING ARCHITECTURE

Cyber Layer of Electricity NetworkHome LCCIs

Topology agent

Negotiation agent

MMI agent

Other LCCIsForeign Electricity

NetworksTelecommunication

Networks -------------------

Correlation agent

Action agent

Low

-level ag

en

tsH

igh

-level ag

en

ts

Diagnostiswrappers

Intrusion Detection wrappers

Anomaly detector agents

Actuators

Safeguard agent Architecture for Large Complex Critical Infrastructures (LCCIs)

Commands and information Information only

Local nodesprotection

Network global protection

LE NUOVE SFIDE

Copy rights: High-Intelligence & Decision Research Group, CAMO, ENEA, http://erg4146.casaccia.enea.it Author: Adam Maria Gadomski, 8/10/2003

Technological Grid

Human Errors

Organisation

In Multi-grid Large Complex Critical System/ Infrastructure (LCCI)

Human component

Production/Transmission /Control componentof Physical &Technological Layers

Artificial Highly-Autonomous (Intelligent Agent) component

Human Errors & Socio-Cognitive Engineering Applications

Human Factors

Human Errors

Social Consequences

contributes to the Vulnerability Analysis and to the Improvement of Robustness of Large Complex Critical Systems (Humans-Technology Systems).

SOCIO-COGNITIVE ENGINEERING

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

Fonte: Corriere della Sera 30.09.03

LE NUOVE SFIDE

WaterWaterBanking andBanking and

FinanceFinance

TransportationTransportationInternetInternetCoreCore

InternetInternetCoreCore

TelecommunicationsTelecommunicationsGovernmentGovernment

ServicesServices

Emergency Emergency ServicesServices

ElectriElectricc

The World is a Network of Networks…

Any Geographical Area, Any Network, Any Functional Area Is a Place of Vulnerability

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LE NUOVE SFIDE

Oil and GasOil and Gas

La nuova sfida dei Sistemi di Sistemi

SOS

Interdependent LCCIs Level

System of Systems Level

Individual LCCI Level

Energy Tele-comunic.

Banking & F..

VHSServices

Trans- portation

Repair Crews

Private Microwave

Network

Generating Plant

Transmission Substation

Distribution Substation

Commercial Loads Industrial Loads

Control Center

Public Networks

DELAY

Compressor Station

City Gate

Natural Gas Storage Facilities

Gas Pipeline

Types of failures:

• Cascading

• Escalating

• Common corridor

Example of Interdependencies Among Physical and Cyber Assets Within the Energy Industry

Office of Critical Infrastructure ProtectionSource

Topology ModelTopology Modelnodes and arcs in the netnodes and arcs in the net

State Machine Modelprocesses and arcs in the netprocesses and arcs in the net

Electrical Modelgenerators, transformers, breakers,generators, transformers, breakers,connecting cables etcconnecting cables etc

National Electrical Power Transmission Infrastructure

Telecomunication Infrastructure

Oil/Gas Transport System Infrastructure

Foreign Electrical Transmission Infrastructure

Interdependency ModelInterdependency Modelall the links with the other netsall the links with the other nets

FaMoS – Fast Modelling and Simulation Environment for Critical Infrastructure Analysis.