Ανάπτυξη Υποδομής για συλλογή αποθήκευση και επεξεργασία δεδομένων από το παγκόσμιο δίκτυο Μετρητών Νετρονίων σε πραγματικό χρόνο Σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης.

Παρουσίαση με θέμα: "Ανάπτυξη Υποδομής για συλλογή αποθήκευση και επεξεργασία δεδομένων από το παγκόσμιο δίκτυο Μετρητών Νετρονίων σε πραγματικό χρόνο Σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ανάπτυξη Υποδομής για συλλογή αποθήκευση και επεξεργασία δεδομένων από το παγκόσμιο δίκτυο Μετρητών Νετρονίων σε πραγματικό χρόνο Σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης για GLE γεγονότα Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Φυσικής, Τομέας Πυρηνικής και στοιχειωδών σωματιδίων. Athens Neutron Monitor Data Processing Center ANMONDAP CENTER

2 Αναλυτικότερα: Σύστημα συλλογής δεδομένων από τους σταθμούς νετρονίων του πλανήτη Εφεδρικό σύστημα συλλογής δεδομένων από το IZMIRAN Τοπική βάση δεδομένων Περιγραφή μεθόδου παραγωγής προειδοποιητικού σήματος για GLE Περιγραφή μεθόδων κοινοποίησης του σήματος συναγερμού GLE Πρώτος συναγερμός GLE σε πραγματικό χρόνο 13_12_06 Ανάλυση παλαιότερων γεγονότων Τρέχουσα αναβάθμιση συστήματος

3 Σύστημα συλλογής δεδομένων από τους σταθμούς μέτρησης νετρονίων του πλανήτη

4

5 Σταθμοί που δίνουν Δεδομένα σε πραγματικό χρόνο στο διαδίκτυο

6 Πρόγραμμα γενικής διαχείρισης σταθμών δικτύου Βάση Δεδομένων με τα χαρακτηριστικά των σταθμών δικτύου (Station database program) Πίνακας γενικού χρονισμού (General Configuration Table) Χρονιστής (Scheduler) Timer Σύστημα συλλογής δεδομένων σταθμών νετρονίων Λειτουργία λογισμικού

7 Scheduler Timer Station #1 Downloader Station #2 Downloader Station #N Downloader REMOTE STATION LOCAL DATABASE REMOTE STATION LOCAL DATABASE REMOTE STATION Λειτουργία λογισμικού Σύστημα συλλογής δεδομένων σταθμών νετρονίων

8 Όνομα σταθμού Δικτυακή θέση Όνομα σχετικού downloader Όνομα αρχείου τοπικής καταγραφής Περιοδικότητα συλλογής δεδομένων Ο χειριστής της βάσης μπορεί να καθορίζει εάν ένας σταθμός είναι ενεργός για συλλογή δεδομένων ή όχι Station Database Program (SDP) Βάση με τα χαρακτηριστικά των σταθμών δικτύου Το πρόγραμμα SDP δημιουργεί τον πίνακα “Global Configuration Table” GCT Σύστημα συλλογής δεδομένων σταθμών νετρονίων

9 Ο πίνακας GCT διαθέτει μία στήλη για κάθε σταθμό που συμμετέχει στην διαδικασία συλλογής δεδομένων. Οι γραμμές αντιπροσωπεύουν λεπτά ενός εικοσιτετραώρου. Βασισμένο στην περίοδο συλλογής δεδομένων που έχει δηλωθεί για κάθε σταθμό το πρόγραμμα SDP τοποθετεί έναν άσσο «1» στα λεπτά για τα οποία πρέπει να πραγματοποιηθεί προγραμματισμένη συλλογή δεδομένων. Ο πίνακας GCT τροφοδοτεί με δεδομένα το πρόγραμμα χρονιστή συλλογής δεδομένων (Scheduler). O χρονιστής διαβάζει τον πίνακα GCT κάθε λεπτό και βασισμένος στα δεδομένα του, καθώς και στα δεδομένα της βάσης δεδομένων σταθμών, καλεί το αντίστοιχο πρόγραμμα συλλογής δεδομένων για κάθε σταθμό και αποθηκεύει τα δεδομένα στο αντίστοιχο αρχείο τοπικής καταγραφής. Χρονιστής (Scheduler) Σύστημα συλλογής δεδομένων σταθμών νετρονίων

10 Χρησιμοποιούμε πολλαπλά ανεξάρτητα προγράμματα συλλογής δεδομένων σε παράλληλη λειτουργία. Ένα ξεχωριστό πρόγραμμα συλλογής δεδομένων για κάθε σταθμό. Προβλήματα σε έναν σταθμό δεν επηρεάζουν τους υπόλοιπους. Διαφορετικά είδη προγραμμάτων συλλογής δεδομένων ανάλογα με τις διαφορετικές υποδομές των απομακρυσμένων σταθμών. Τεχνολογίες Ftp Http ASP Προγράμματα συλλογής δεδομένων (Downloaders) Σύστημα συλλογής δεδομένων σταθμών νετρονίων

11 Εφεδρικό σύστημα συλλογής δεδομένων από το IZMIRAN

12 Station #N Station #5 Station #4 Station #3 Station #2 Station #1 IZMIRAN DATABASE ANMODAP DATABASE FTP Downloader #N FTP Downloader #5 FTP Downloader #4 FTP Downloader #3 FTP Downloader #2 FTP Downloader #1 Εφεδρικό Σύστημα συλλογής δεδομένων

13 Τοπική Βάση Δεδομένων

14 Τοπική Βάση δεδομένων Αποθήκευση Δεδομένων Ανάκληση Δεδομένων Γραφική απεικόνιση Αναφορές Εκτυπώσεις

15 Αποθήκευση και Ανάκληση Δεδομένων Τοπική Βάση δεδομένων

16 Γραφική απεικόνιση Τοπική Βάση δεδομένων

17 Αναφορές κειμένου και Εκτυπώσεις δεδομένων Τοπική Βάση δεδομένων

18 Σύστημα προειδοποίησης για Ground Level Event (GLE)

19 Τι είναι τα GLE ? Απότομη αύξηση της καταμετρούμενης ροής κοσμικής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της Γης κατά τουλάχιστον 10% επάνω από το υπόβαθρο ακτινοβολίας η οποία σχετίζεται με ηλιακά πρωτόνια ενεργειών μεγαλυτέρων από 500 Mev. Απότομη αύξηση της καταμετρούμενης ροής κοσμικής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της Γης κατά τουλάχιστον 10% επάνω από το υπόβαθρο ακτινοβολίας η οποία σχετίζεται με ηλιακά πρωτόνια ενεργειών μεγαλυτέρων από 500 Mev. Τα GLEs είναι σχετικά σπάνια και εμφανίζονται με μια συχνότητα περίπου ένα ανά έτος. (65 στην περίοδο 1942 έως 2004) Τα GLEs είναι σχετικά σπάνια και εμφανίζονται με μια συχνότητα περίπου ένα ανά έτος. (65 στην περίοδο 1942 έως 2004) Διαρκούν συνήθως από 6 έως 12 ώρες αλλά εμφανίζουν μέγιστο στις πρώτες 1 έως τρεις ώρες Διαρκούν συνήθως από 6 έως 12 ώρες αλλά εμφανίζουν μέγιστο στις πρώτες 1 έως τρεις ώρες Η αύξηση δεν είναι ισοκατανεμημένη στην επιφάνεια της Γης. Η αύξηση δεν είναι ισοκατανεμημένη στην επιφάνεια της Γης.

20 Γιατί είναι σημαντική η πρόγνωσή τους ? Υγεία Τηλεπικοινωνίες Αεροπλοΐα Δορυφορικά συστήματα & αποστολές Ηλεκτρικά δίκτυα

21 Βασική αρχή της πρόγνωσης Σωμάτια πολύ υψηλών ενεργειών (μερικών GeV/nucleon) έρχονται από τον ήλιο μερικά λεπτά γρηγορότερα από τον κύριο όγκο των μικρότερης ενέργειας σωματιδίων τα οποία και προκαλούν τις χειρότερες καταστροφές

22 GLE Alert System N ανεξάρτητοι downloaders ένας για κάθε σταθμό που συμμετέχει στο σύστημα παραγωγής προειδοποιητικού σήματος [STATION]_downlader.exe N ανεξάρτητοι downloaders ένας για κάθε σταθμό που συμμετέχει στο σύστημα παραγωγής προειδοποιητικού σήματος [STATION]_downlader.exe

23 Για κάθε σταθμό λειτουργεί ένα πρόγραμμα με όνομα [station]_GLE_alert.exe Το πρόγραμμα αυτό κάθε λεπτό υπολογίζει τη μέση τιμή των τελευταίων 60 μετρήσεων λεπτού καθώς και την τιμή ενός μεταβαλλόμενου στο χρόνο κατωφλιού το οποίο είναι ίσο με N*Sigma Ο πολλαπλασιαστής Ν ορίζεται για κάθε σταθμό ως η τιμή για την οποία για τον σταθμό αυτό το σύστημα προειδοποίησης δίνει τον μέγιστο αριθμό επιτυχών συναγερμών και τον ελάχιστο αριθμό εσφαλμένων συναγερμών για τα γεγονότα GLE των τελευταίων 10 ετών. Σύστημα προειδοποίησης για GLE

24 Πότε ενεργοποιείται συναγερμός Σταθμού Νετρονίων ? Εάν η τελευταία πλέον πρόσφατη μέτρηση ξεπερνάει το μεταβαλλόμενο κατώφλι τότε το πρόγραμμα καταγράφει ένα σημείο σημαντικής ένδειξης (pre-alert point) Εάν η τελευταία πλέον πρόσφατη μέτρηση ξεπερνάει το μεταβαλλόμενο κατώφλι τότε το πρόγραμμα καταγράφει ένα σημείο σημαντικής ένδειξης (pre-alert point) Όταν καταγραφούν 5 σημεία ένδειξης σε διαδοχή τότε παράγεται σήμα συναγερμού σταθμού (station alert) Όταν καταγραφούν 5 σημεία ένδειξης σε διαδοχή τότε παράγεται σήμα συναγερμού σταθμού (station alert) Moving Threshold 1 2 3 4 5 Μέθοδος παραγωγής προειδοποιητικού σήματος για GLE Σύστημα προειδοποίησης για GLE

25 Ένα πρόγραμμα επιτήρησης με την ονομασία Check_For_alert ελέγχει κάθε λεπτό την κατάσταση κάθε σταθμού του δικτύου. Ένα πρόγραμμα επιτήρησης με την ονομασία Check_For_alert ελέγχει κάθε λεπτό την κατάσταση κάθε σταθμού του δικτύου. Εάν το πρόγραμμα αυτό ανιχνεύσει τουλάχιστον τρεις σταθμούς σε κατάσταση συναγερμού τότε παράγει σήμα γενικού συναγερμού επικείμενου GLE γεγονότος Εάν το πρόγραμμα αυτό ανιχνεύσει τουλάχιστον τρεις σταθμούς σε κατάσταση συναγερμού τότε παράγει σήμα γενικού συναγερμού επικείμενου GLE γεγονότος Πότε ενεργοποιείται γενικός συναγερμός γεγονότος GLE ? Μέθοδος παραγωγής προειδοποιητικού σήματος για GLE

26 Η οπτική απεικόνιση της εξέλιξης του συναγερμού για GLE δημιουργείται από ένα πρόγραμμα με το όνομα Make_Page το πρόγραμμα αυτό κάθε λεπτό παράγει μία ιστοσελίδα με απεικόνιση της κατάστασης κάθε σταθμού που μετέχει στο δίκτυο των σταθμών Δικτυακή παρουσίαση της εξέλιξης συναγερμού Κάθε έγχρωμη μπάρα αναπαριστά ένα σημείο σημαντικής ένδειξης

27 Κοινοποίηση συναγερμού e-mail Δίκτυο κινητής τηλεφωνίας GSM Δίκτυο σταθερής τηλεφωνίας

28 15/04/01 (Αποτελέσματα από ανάλυση μη πραγματικού χρόνου) 15/04/2001 station alert time counts first trigger oulu14:03584113:58 Kiel14:04953113:59 Apty14:07170114:02 Mosc14:091361114:04 Nrlsk14:16711014:11 Παράδειγμα συναγερμού GLE Ο συναγερμός GLE προηγείται από τον πλέον έγκαιρο συναγερμό των δορυφόρων GOES κατά 14 λεπτά

29 Πρώτος συναγερμός γεγονότος GLE σε πραγματικό χρόνο από το σταθμό της Αθήνας 13/12/2006

30 13_12_2006 station1s2s3s LMNSK2:552:572:58 THUL03: 13 03: 15 NAIN03: 0203: 0303: 05 FSMTH03:08 03:11 INVK03: 1503: 30NO GLE NWRK02: 5603: 01 McMD03: 0503: 0803: 09 Alert Time 03:05 Onset Time 02:51 13/12/2006 Πρώτος συναγερμός γεγονότος GLE σε πραγματικό χρόνο από το σταθμό της Αθήνας 4 station in GLE alert system that day 1min update every min Three stations in alert

31 Alerts Issued by SEC in 13 Dec Space Weather Message Code: ALTXMF Serial Number: 137 Issue Time: 2006 Dec 13 0225 UTC ALERT: X-Ray Flux exceeded M5 Threshold Reached: 2006 Dec 13 0224 UTC NOAA Scale: R2 - Moderate Space Weather Message Code: ALTTP2 Serial Number: 682 Issue Time: 2006 Dec 13 0253 UTC ALERT: Type II Radio Emission Begin Time: 2006 Dec 13 0226 UTC Estimated Velocity: 1534 km/s Space Weather Message Code: WARPC0 Serial Number: 39 Issue Time: 2006 Dec 13 0301 UTC WARNING: Proton 100MeV Integral Flux above 1pfu expected Valid From: 2006 Dec 13 0301 UTC Valid To: 2006 Dec 13 2359 UTC Warning Condition: Onset Space Weather Message Code: WARPX1 Serial Number: 297 Issue Time: 2006 Dec 13 0310 UTC WARNING: Proton 10MeV Integral Flux above 10pfu expected Valid From: 2006 Dec 13 0310 UTC Valid To: 2006 Dec 13 2359 UTC Warning Condition: Onset Predicted NOAA Scale: S2 - Moderate Space Weather Message Code: ALTPC0 Serial Number: 27 Issue Time: 2006 Dec 13 0312 UTC ALERT: Proton Event 100MeV Integral Flux exceeded 1pfu Begin Time: 2006 Dec 13 0300 UTC Space Weather Message Code: ALTPX1 Serial Number: 273 Issue Time: 2006 Dec 13 0324 UTC ALERT: Proton Event 10MeV Integral Flux exceeded 10pfu Begin Time: 2006 Dec 13 0310 UTC NOAA Scale: S1 - Minor Space Weather Message Code: SUMX01 Serial Number: 63 Issue Time: 2006 Dec 13 0333 UTC SUMMARY: X-ray Event exceeded X1 Begin Time: 2006 Dec 13 0214 UTC Maximum Time: 2006 Dec 13 0240 UTC End Time: 2006 Dec 13 0257 UTC X-ray Class: X3.4 Optical Class: 4b Location: S05W23 NOAA Scale: R3 - Strong Space Weather Message Code: ALTPX2 Serial Number: 45 Issue Time: 2006 Dec 13 0406 UTC ALERT: Proton Event 10MeV Integral Flux exceeded 100pfu Begin Time: 2006 Dec 13 0345 UTC NOAA Scale: S2 - Moderate Time

32 Σύγκριση με το σύστημα προειδοποίησης των δορυφόρων GOES Ο συναγερμός της Αθήνας προηγείται 7 λεπτά του νωρίτερου συναγερμού που μπορούν να δώσουν οι δορυφόροι Ο συναγερμός της Αθήνας προηγείται 7 λεπτά του νωρίτερου συναγερμού που μπορούν να δώσουν οι δορυφόροι

33 13/12/2006 station alert time counts first trigger Oulu 02:54 8005 02:49 kiel02:5512339 02:50 Irkutsk 03.04 12723 02:59 Ανάλυση μη πραγματικού χρόνου για τρεις σταθμούς Alert Time 03:04 Onset Time 02:49 Δικτυακή αναπαράστασητης εξέλιξης συναγερμού Δικτυακή αναπαράσταση της εξέλιξης συναγερμού

34 Δικτυακή αναπαράσταση της εξέλιξης συναγερμού

35 “Τρέξαμε” το σύστημα παραγωγής συναγερμών για τα ιστορικά GLE γεγονότα των 10 τελευταίων ετών “Τρέξαμε” το σύστημα παραγωγής συναγερμών για τα ιστορικά GLE γεγονότα των 10 τελευταίων ετών

36 Ανάλυση ιστορικών δεδομένων

37 Προτάσεις αναβάθμισης

38 Το σύστημα παραγωγής συναγερμού GLE αναβαθμίζεται συνεχώς με προσθήκη νέων σταθμών που διαθέτουν δεδομένα λεπτού κάθε λεπτό σε πραγματικό χρόνο Είναι πολύ σημαντικό να έχουμε δεδομένα λεπτού από τους σταθμούς, τα οποία να ανανεώνονται στο δίκτυο κάθε λεπτό. Είναι πολύ σημαντικό να έχουμε δεδομένα λεπτού από τους σταθμούς, τα οποία να ανανεώνονται στο δίκτυο κάθε λεπτό. Πολλοί σταθμοί ενώ διαθέτουν δεδομένα ανάλυσης λεπτού τα κοινοποιούν κάθε μία ώρα ή κάθε πέντε λεπτά. Πολλοί σταθμοί ενώ διαθέτουν δεδομένα ανάλυσης λεπτού τα κοινοποιούν κάθε μία ώρα ή κάθε πέντε λεπτά. Προκειμένου να αναπτύξουμε τις εφαρμογές μας πολλές φορές χρησιμοποιούμε τα δεδομένα τους κάθε λεπτό με παράθυρο χρόνου στο παρελθόν αλλά δεν είναι δυνατόν να τους χρησιμοποιήσουμε σε πραγματικό χρόνο. Προκειμένου να αναπτύξουμε τις εφαρμογές μας πολλές φορές χρησιμοποιούμε τα δεδομένα τους κάθε λεπτό με παράθυρο χρόνου στο παρελθόν αλλά δεν είναι δυνατόν να τους χρησιμοποιήσουμε σε πραγματικό χρόνο.

39 Σχετικά με το θέμα του Συγχρονισμού Το σύστημα παραγωγής συναγερμών για επικείμενο GLE χρησιμοποιεί τον χρόνο του τοπικού server για να αναλύσει τις εντάσεις των σταθμών κάθε λεπτό. Το σύστημα παραγωγής συναγερμών για επικείμενο GLE χρησιμοποιεί τον χρόνο του τοπικού server για να αναλύσει τις εντάσεις των σταθμών κάθε λεπτό. Αυτό καθιστά το σύστημα ανεξάρτητο από τις διαφορές χρόνου που παρατηρούνται στις καταχωρήσεις των μετρήσεων των σταθμών για την ίδια χρονική στιγμή. Αυτό καθιστά το σύστημα ανεξάρτητο από τις διαφορές χρόνου που παρατηρούνται στις καταχωρήσεις των μετρήσεων των σταθμών για την ίδια χρονική στιγμή. Αλλά Αλλά Για την ανάλυση γεγονότων του παρελθόντος υποθέτουμε ότι τα δεδομένα από διαφορετικούς σταθμούς είναι καλά συγχρονισμένα. Για την ανάλυση γεγονότων του παρελθόντος υποθέτουμε ότι τα δεδομένα από διαφορετικούς σταθμούς είναι καλά συγχρονισμένα.

40 Συμπερασματικά …… Ευχαριστώ Η πρόγνωση GLE γεγονότων από το σύστημα πρόγνωσης του σταθμού της Αθήνας λειτουργεί με επιτυχία. Η συνεργασία των σταθμών μέτρησης νετρονίων υπό τη μορφή ενός παγκόσμιου δικτύου έχει επιφέρει πολύ καλά επιστημονικά αποτελέσματα μέχρι σήμερα και για το λόγο αυτό θα συνεχιστεί στα πλαίσια πανευρωπαϊκών προγραμμάτων.