Andrea FIDUCCIA (*), Roberto MUGAVERO (**), Alessio Daniele CIANCIO (***)
(*) Intergraph Italia LLC, Via Sante Bargellini, 4 00157, Roma; P: +39.06.43588889;
(**) Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Università degli Studi di Roma - Tor Vergata, Via del Politecnico, 1 00133 ROMA (Italy) - tel. +39 06 7259 7315 fax +39 06 2020519, [email protected] (***) Università di Tor Vergata di Roma - Dipartimento Ingegneria dell'informazione, [email protected]
Riassunto
L'obiettivo della ricerca è quello di proporre un'architettura di sistema integrato per la gestione completa di uno scalo aeroportuale, ovvero di un Total Airport Management Information System (TAMIS), dedicando particolare attenzione agli aspetti di safety e security, secondo la logica dell'Airport - Collaboration Decision Making (A-CDM).
La constatazione della mancanza di fusione informativa nel contesto della sicurezza aeroportuale ha stimolato l'interesse nell'avvio di questo progetto, il quale nasce con l'obiettivo di dare agli operatori aeroportuali l'opportunità di fornire sempre livelli di safety e security più elevati per i loro passeggeri, gestendo al contempo, nella maniera più efficiente possibile, i servizi.
L`approccio tecnologico adottato è quello dei Service-Based Spatial Decision Support System e delle SDI (Spatial Data Infrastructure) ad integrazione delle tecnologie attualmente sperimentate nei maggiori aeroporti italiani per la gestione delle movimentazioni a terra di velivoli e veicoli.
Dallo studio dei sotto-sistemi che compongono l'infrastruttura aeroporto si è potuto constatare come questi siano delle "isole tecnologiche" non interoperabili: è stata individuata la mancanza di una vera infrastuttura di dati e servizi “backbone” per la multi sensor-fusion.
Il sistema è stato progettato a livello di architettura di sistema secondo il modello Service-Based SDSS: una piattaforma integrata multi-servizi denominata S.I.GE.A. (Sistema Integrato Gestione Aeroporto), sarà in grado di offrire molteplici funzionalità alle diverse tipologie di utenti presenti in aeroporto che consentiranno ai vari sotto-sistemi di interoperare.
In particolare sono stati definiti il data-tier, i servizi di tipo WMS e WFS dedicati alla gestione delle emergenze e le tipologie di client (web-intranet, desktop e palmari).
La piattaforma multi-servizi costituisce il sistema informativo globale per la gestione di un aeroporto che "eroga e consuma" servizi per la gestione delle emergenze aeroportuali.
Grazie a questo strumento d'ausilio proposto per il monitoraggio della sicurezza aeroportuale, si ottiene una maggiore Situational Awareness riguardo l'infrastruttura in ogni condizione d'operatività: la proposta di una Sala Situazione Aeroporto consente di poter fruire di una Information Superiority in un unico ambiente/strumento "integrato" a salvaguardia dei livelli richiesti - sempre più elevati - di safety e security.
Il contributo di questa ricerca è quello di specificare una soluzione che utilizzi le più moderne tecnologie (le componenti tecnologiche sono state individuate con riferimento alle reali capacità delle tecnologie GeoMedia e I/CAD - Computer Aided Dispatch della Intergraph Corporation largamente adottate in analoghi progetti nella realtà nordamericana ed europeea) per ottimizzare sia le procedure in un momento di crisi all'interno dell'area aeroportuale che i molteplici servizi offerti
Abstract
The objective of the research is to propose an architecture of an integrated system for the whole management of an airport, that is the Total Airport Management Information System (TAMIS), dedicating particular attention to the aspects of safety and security, according to the logic of Airport-Collaboration Decision Making (A-CDM). The observation of the lack of informative fusion in the context of the airport emergencies stimulated the interest to start this plan, which was born with the objective of giving to the airport operators the opportunity to supply, in whatever conditions, levels of safety and security more elevated for their passengers, managing at the same time, in the most efficient way, the services.The adopted technological approach is based on the Service-Based Spatial Decision Support System and the SDI (Spatial Data Infrastructure) like an integration of the technologies currently experienced in the main Italian airports for the management of the movements on the ground of aircrafts and vehicles. From the study of the subsystems that compose the airport infrastructure there had been the possibility to observe these little systems like " technological islands" not interoperable: the lack of a true infrastructure of data and services "backbone" for the multi sensor-fusion had been identified.
The system had been designed at level of system architecture according to the model Service-Based SDSS: an integrated multi-services platform called S.I.GE.A. (Integrated System Management Airport), will be able to offer multiple functionalities to the different kind of customers present in airport that will allow the several subsystems of interoperate.
In particular the data-tier, the services of type WMS and WFS dedicated to the management of the emergencies and the typologies of client (web-Intranet, desktop and palm) had been stated.
The multi-services platform constitutes the total informative system for the management of an airport, that "provides and uses" services for the management of the airport emergencies.
Thanks to this aid instrument proposed for the monitoring of airport emergencies, it's possible to have a greater Situational Awareness of the infrastructure in every condition of operativity: the proposal of the "Sala Situazione Aeroporto" concurs to have, in an unique "integrated"
environment, an Information Superiority instrument to satisfy of the levels demands - more and more elevated - for safety and security. The contribution of this research is to specify a solution that uses the most modern technologies (the technological components had been characterized with reference to the real abilities of technologies like GeoMedia and I/CAD - Computer Aided Dispatch of the Intergraph Corporation widely adopted in analogous plans North American and in European reality) in order to optimize both the procedures in a crisis moment inside the airport area and the multiple services offered by the different airport operators (handlers, maintenance operators, air traffic controllers, etc.).
La Safety aeroportuale
Il progresso dell’aviazione civile è stato contrassegnato da numerose novità tecnologiche che hanno consentito un miglioramento in termini di sicurezza nelle operazioni del trasporto aereo.
Lo studio e l’analisi della casistica di incidenti e disastri, in cui le “management failures” (avarie organizzative) si sono rivelate le cause principali di tali eventi, hanno portato all’adozione di un processo esplicito e sistematico, chiamato SMS, o meglio Safety Management System, per la gestione dei rischi
Il Safety Management System in un aeroporto è un “processo sistematico, esplicito ed omnicomprensivo per gestire i rischi legati alla sicurezza operativa”:
• Sistematico perché la safety rappresenta un elemento chiave nella valutazione integrata di tutti i processi produttivi aeroportuali;
• Esplicito perché le valutazioni sulla sicurezza dei processi devono essere messe in evidenza e documentate;
• Omnicomprensivo perché nessun sottosistema aeroportuale deve sottrarsi all’analisi e alla gestione dei rischi che in esso sussistono.
Atti 12a Conferenza Nazionale ASITA - L’Aquila 21-24 ottobre 2008
Il concetto di SMS nell’aviazione civile nasce grazie agli studi sulle ragioni “vere” degli incidenti aeronautici, ma è applicabile al contesto più ampio di tutti gli incidenti che potrebbero verificarsi sulla superficie aeroportuale: si tratta sempre di concomitanza ed allineamento di molteplici fattori scatenanti.
Il Regolamento di Scalo richiede che il gestore sviluppi piani di emergenza per attenuare o limitare le conseguenze che derivano da eventi naturali o connessi all’attività umana che hanno impatto negativo sulla operatività dell’aeroporto. Il piano d’emergenza dell’aeroporto consente di affrontare in modo organizzato eventi potenzialmente pericolosi che si possono verificare in ambito aeroportuale individuando le procedure per coordinare l’azione di risposta di diversi enti o servizi, interni ed esterni all’aeroporto. L’estensione dell’area di applicazione del piano di emergenza è determinata dall’ENAC in coordinamento con gli altri soggetti interessati.
Il gestore aeroportuale ha l’onere di garantire, per la parte di propria competenza stabilita dalla predetta procedura, che i servizi di assistenza, oltre che di soccorso, a passeggeri coinvolti in un incidente aereo siano comunque e sempre espletati tempestivamente, anche nelle ipotesi di aeromobile in sorvolo sullo scalo e che normalmente non opera sull’aeroporto interessato dall’emergenza.
Il Centro Operativo per l’Emergenza (C.O.E.) è la struttura messa a disposizione dal gestore, attraverso la quale lo stesso provvede a :
• comunicare lo stato di pericolo - Preallarme, Emergenza ed Incidente;
• gestire le comunicazioni operative.
La gestione delle comunicazioni operative necessarie agli Enti per una migliore efficacia delle azioni di assistenza durante le specifiche situazioni e l’onere di mantenere i necessari contatti con le competenti strutture dell’E.N.A.C. viene assicurata dal Centro Operativo per l’Emergenza, che è in costante contatto radio sulla frequenza di emergenza dello scalo.
La gestione delle comunicazioni operative nell’ipotesi di attivazione delle procedure per la gestione delle Situazioni Anomale (Sala Crisi) viene successivamente trasferita al comitato che opera con le strutture e con le finalità previste dalle vigenti disposizioni della Direzione Aeroporto.
I concetti di riferimento per le architetture di Safety aeroportuale “evolute”
L’acronimo CDM Collaborative Decision Making, viene oggi legato principalmente al progetto in corso di sviluppo in collaborazione con Eurocontrol, che vede coinvolti alcuni tra i maggior Scali Europei ed i locali Enti ATC ed attori del processo di Handling: tale metodologia viene utilizzata per migliorare la cooperazione tra i vari operatori coinvolti nella gestione del traffico aereo con lo scopo di incrementare l’efficienza del servizio e, dato che applicata al contesto aeroportuale, viene meglio definito anche come Airport CDM.
Nel contesto in cui ha operato la presente ricerca, questo concetto di collaborazione continua tra i vari attori, ben si adatta alle caratteristiche del problema: deve infatti essere soddisfatto il requisito di condivisione delle informazioni in real-time strettamente necessario nella gestione delle emergenze aeroportuali e, più in generale, nella gestione della safety e della security.
L’obiettivo dei sistemi aeroportuali integrati o Total Airport Management Information Systems (TAMIS) è la realizzazione del concetto dell’information sharing tra le varie entità presenti nell’aeroporto. Al momento esistono alcuni progetti o sperimentazioni in tutto il mondo, ma nessuno ancora ha ottenuto una piena integrazione dei vari sotto-sistemi in uno unificato: per fare ciò occorre riprogettare in parte i vari sistemi esistenti o renderli interoperabili attraverso la condivisione dei dati o delle funzionalità.
Una possibile soluzione potrebbe essere, invece, quella di offrire in parte dati e funzionalità attraverso web-services, permettendo ai vari componenti/sotto-sistemi di interoperare, ed in parte attraverso un unico database integrato da cui i diversi sotto-sistemi fruiranno sempre dell’informazione del caso più aggiornata.
Avendo la Safety (e la Security) aeroportuale un’esplicita dimensione geografica è possibile modellare l’archiettura informativa dell’aeroporto come una vera e propria Spatial Data Infrastrucuture ed il sistema informativo di supporto alla gestione emergenza come un Service-Based SDSS.
Gli SDSS sono nati da due sorgenti distinte, ovvero dalle communities che si occupano di ricerca in campo GIS e DSS: la sinergia tra queste due linee di ricerca ha portato all’adozione di soluzione tecniche ed allo sviluppo di sofisticati SDSS, i quali soddisfano il bisogno dei decision makers ad alto livello.
Recentemente il web ha aggiunto una nuova dimensione all’SDSS, così è stato reso possibile lo sviluppo di Web-based SDSS (WebSDSS) in un certo numero di domini d’applicazione.
Le funzionalità SDSS possono ora essere modularizzate ed implementate come componenti o servizi che possono essere sottoscritti od inclusi in altre applicazioni: tali servizi possono essere eseguiti sul lato provider per alleviare problemi di incompatibilità.
Così, il Service-Based SDSS fornisce accesso globale (coerentemente con il paradigma dell’ubiquitous GIS) verso “spatial computational services” ovunque ci si trovi ed in qualsiasi istante di tempo utilizzando una vasta gamma di dispositivi. Compiendo un ulteriore passo possiamo vedere come queste componenti possano attualmente agire come “Chained Spatial Web Service” e gli utenti possano comporre un set di questi servizi per ottenere determinate funzionalità.
Gli SDSS basati sui servizi possono portare notevoli benefici nella minimizzazione del carico cognitivo sull’utente finale, data la loro capacità di operare in presenza di eterogeneità sia a livello di componenti hardware che software, dato che possono essere scritti usando linguaggi differenti.
I Service-Based SDSS, basati anche su web services geografici a standard OCG, forniscono interoperabilità prendendosi cura che differenti componenti o servizi possano cooperare.
Il Sistema Integrato per la Gestione dell’Aeroporto (S.I.GE.A.)
Per la realizzazione del sistema informativo integrato di gestione dell’infrastruttura aeroporto, con specifiche funzionalità per la gestione delle emergenze, quello che viene proposto è, dunque, un’approccio di tipo NEC (Network Enabled Capability), ovvero non si pretende, soprattutto perché probabilmente non necessario, di ipotizzare un cambiamento radicale dei sistemi attuali per far sì che possano comunicare e condividere informazioni, ma vengono proposti a tale scopo un database condiviso e web-services “erogati e consumati” dai vari sotto-sistemi: in tal modo non sarà necessario un lavoro di completa re-ingegnerizzazione dei sistemi, quanto di integrazione degli stessi a mezzo delle più moderne tecnologie disponibili, appunto i web-services.
Dopo aver individuato ed analizzato i sistemi attuali e gli strumenti a disposizione per l’implementazione dell’SDI aeroporto, l’attenzione sarà focalizzata sull’integrazione di quei sotto-sistemi che potranno fornire i dati necessari per la gestione delle emergenze in ambito aeroportuale.
Il nome proposto per tale sistema d’integrazione è S.I.GE.A. – Sistema Integrato Gestione Aeroporto: come si può notare, nella scelta del nome, si è voluto dare importanza al concetto di integrazione dei sotto-sistemi, in maniera prioritaria rispetto all’esigenza con cui tale lavoro di ricerca è nato: infatti, la piattaforma di servizi proposta non ha un nome strettamente collegato alla gestione delle emergenze alla luce del fatto che questa integrazione parziale, ipotizzata ad-hoc per la gestione delle emergenze, possa essere il punto di partenza o di integrazione ulteriore di sotto-sistemi (vedi realizzazioni sperimentali dell’Apron Management System), verso un'unica piattaforma integrata di servizi che possa offrire dati e/o servizi all’intera comunità degli enti aeroportuali, permettendo un’interazione cooperativa tra i vari sotto-sistemi.
Il S.I.GE.A. dovrà essere in grado di erogare servizi a diverse categorie di utenti con differenti livelli di privilegio d’accesso (grant d’accesso).
Atti 12a Conferenza Nazionale ASITA - L’Aquila 21-24 ottobre 2008
I sotto-sistemi che potranno fornire il contributo, a livello di dati, per la realizzazione di questo sistema integrato, relativamente agli aspetti di safety e security ed in particolare alla gestione delle emergenze, sono:
• Sistema di Gestione del Traffico Aereo;
• Sistema Informativo Meteo;
• Sistema di Manutenzione Opere Civili;
• Sistema di Manutenzione Reti Tecnologiche e Pipeline Carburante;
• Sistema di Smistamento e Riconsegna Bagagli;
• Sistema di Accettazione (Check-in)
• Sistema di Sicurezza.
Non si riporta, in questa sede, l’analisi di dettaglio delle sorgenti informative suddette, ma si afferma che queste possano offrire un contributo di decisiva importanza in un quadro di multi-fusione informativa di supporto nella gestione della safety e della security.
Nell’architettura di progetto si propone di inserire le postazioni del C.O.E., che attualmente fanno parte di un nucleo a se stante, all’interno della Sala Situazione Aeroporto (S.S.A.), le quali saranno attivate in seguito ad uno stato d’emergenza per la gestione della stessa.
Elemento centrale del sistema è il Database Geografico Unificato di Aeroporto che sarà utilizzato come supporto tecnologico per la memorizzazione e la conseguente gestione del posizionamento di tutti i mezzi di soccorso, delle reti tecnologiche e di altre informazioni di tipo geografico necessarie alla gestione di una crisi aeroportuale: questo database di tipo geografico nell’ottica di un sistema integrato T.A.M.I.S. fornirà inoltre servizi e/o informazioni di supporto per la gestione del traffico aereo ed anche per la gestione dei servizi di handling, nell’ottica di realizzazione dell’Apron Management Service/System.
Figura 1 – S.I.GE.A.: Intergraph I/CAD, I/Dispatcher, I/Sight
Relativamente alla gestione di una crisi (ad esempio nel caso più grave del crash aereo), e nel contesto più ampio di Safety e Security, S.I.GE.A.dovrà fornire:
• mappe offerte come sintesi dei suoi quadri di conoscenza, indispensabili per monitorare il dispiegamento di mezzi e risorse (C.R.O.P. – Common Relevant Operational Picture) interne/esterne all’aeroporto impegnati nella gestione di una crisi (Location Awareness);
• integrazione di diverse sorgenti informative per l’elaborazione di dati e/o modelli;
• controllo totale nella gestione di una crisi (dispatching, visualizzazione mezzi e risorse, gestione mail/sms, sensori e telecamere controllati da remoto, etc.);
• suggerimento del percorso migliore ai mezzi di soccorso per raggiungere il luogo interessato dall’emergenza (best-routing);
• ri-pianificazione in tempo reale dell’allocazione degli asset in base alle eventuali mutate necessità;
• alternative/suggerimenti proposte a C.O.E., ed alle Centrali Operative dei diversi enti preposti
• allerta e gestione dell’intervento di soccorso esterno (interazioni tra S.I.GE.A e Sala Emergenza Provinciale dei VV.FF.);
• mappe e/o immagini offerte come quadri di conoscenza specifica (Situational Awareness);
• possibilità di interoperare con sistemi dedicati alla gestione del 118.
Safety e security
La proposta, dunque, è quella di avere delle postazioni dedicate al Centro Operativo per l’Emergenza all’interno della Sala Situazione Aeroporto che saranno attivate solo in caso di emergenza: all’interno di questa Sala sarà invece possibile monitorare il traffico di superficie anche nelle normali operazioni di routine per garantire costantemente adeguati livelli di safety e security.
Attraverso questa ricerca si intende affermare la necessità di questa “funzionalità”, la Sala Situazione Aeroporto, che usufruisce dell’infrastruttura informativa proposta finora: al momento negli aeroporti non esiste ancora un siffatto sistema d’integrazione totale, in quanto la maggior parte dei sotto-sistemi non sono interoperabili, oppure determinate tipologie di dato non sono prodotte: ad esempio i dati geografici di posizione relativi a velivoli e veicoli (in scala geografica e non locale), informazione particolarmente utile nel contesto delle emergenze.
L’utilizzo della Sala Situazione Aeroporto sarà affidato al Gestore Aeroportuale che, attraverso questi quadri informativi di situazione, potrebbe garantire un miglior livello di safety e security, avendo “viste” dedicate sull’intera superficie aeroportuale: tali viste devono poter inoltre riguardare l’infrastruttura aeroportuale nel suo complesso.
Sarà opportuno, ove non già presenti, installare sensori e telecamere dislocati in punti strategici dell’aeroporto per ottenere on-demand immagini sulla situazione in tempo-reale: in particolare delle telecamere devono essere posizionate in modo da poter video-sorvegliare i punti d’accesso all’aeroporto (varchi) per innalzare i livelli di security e possibilmente essere accessibili da remoto (Sensor Web Enablement). Inoltre dalla Sala Situazione Aeroporto dovrà poter essere fruibile anche l’informazione relativa ai metal-detector presenti in Land Side e tutte le informazioni che, in un contesto di monitoraggio sicurezza globale, possono essere necessarie.
S.S.A., pertanto, nasce dalla logica di Sensor Fusion come sistema di safety e security: gli operatori che dovrebbero essere impiegati in questa sala avranno a disposizione una serie di strumenti informativi che gli permetteranno di monitorare il quadro completo di situazione dell’infrastruttura aeroporto e di fare prevenzione sugli incidenti.
L’idea è quella di avere in S.S.A. uno strumento di supporto che consenta di monitorare l’intera infrastruttura aeroportuale da diversi punti di vista: integrando dati provenienti dai diversi sotto-sistemi, sarà possibile migliorare notevolmente la Situational Awareness, attraverso viste dedicate e strumenti software all’avanguardia quali le suite SDI Pro, I/CAD – Computer Aided Dispatch e I/Security della Intergraph Corporation.
Bibliografia
Collaborative Decision Making - http://www.euro-cdm.org/
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Sugumaran V., Ramanathan Sugumaran R. (2005), “Web-based Spatial Decision Support Systems (WebSDSS): Evolution, Architecture, and Challenges” Paper Presented at the Third Annual SIGDSS Pre-ICIS Workshop, Las Vegas, Nevada
Whitedside A. (2005), OpenGis web services architecture description, Open Geospatial Consortium Inc.
Atti 12a Conferenza Nazionale ASITA - L’Aquila 21-24 ottobre 2008