Surveillance automatisée de la marée rouge utilisant AWS Lambda et Corticon.js

Les marées rouges, ou les fleurs d’algues nocives (HAB), sont un phénomène océanique caractérisé par une concentration anormalement élevée d’algues, y compris des algues bleu-vert (cyanobactéries). Compte tenu des dommages que les marées rouges posent des nageurs, des plaisanciers, des pêcheurs et autres sans méfiance, il est essentiel de surveiller l’eau pour les conditions susceptibles de produire des fleurs d’algues. Les règles commerciales peuvent jouer un rôle important dans ces efforts de surveillance, nous avons donc documenté le processus en utilisant AWS Lambda et Corticon.js pour aider à prédire les conditions de marée rouge.

Fonctions et règles lambda: cas d’utilisation de la marée rouge

En utilisant des données de capteurs provenant de sources telles que les bouées et les quais, nous pouvons configurer des requêtes de données planifiées pour les conditions de l’eau et déclencher des alertes de risque de marée rouge à l’aide des règles métier.

L’ensemble complet des actifs de règle et des fonctions lambda est accessible à partir du
Référentiel Corticon Github.

Dans ce projet, nous tiendrons à tirer parti des fonctions AWS Lambda pour accéder aux données à partir d’un
station de surveillanceentretenu par la Florida Gulf Coast University’s Water School à Sanibel Island en Floride. La station fournit des mesures toutes les 10 minutes des conditions suivantes:

• pH
• Phycoérythrin (algues vertes bleues)
• Conductance spécifique
• Turbidité
• Température de l’eau
• Salinité
• Chlorophylle
• Conductivité

Configuration AWS Lambda

Pour ce projet, nous avons deux fonctions Lambda.

Fonction de récupération des données:

Le premier est une fonction Python qui récupère les données de qualité de l’eau du serveur ERDDAP, la transforme en format utilisable, puis l’envoie à un service de décision Corticon (également implémenté en fonction lambda) pour l’analyse et les rapports. Il est composé des composants suivants:

1. Déclenchement:
   Un événement (par exemple, un événement planifié dans CloudWatch) déclenche la fonction lambda.

2. Récupération des données:La fonction lambda récupère les données de qualité de l’eau du serveur ERDDAP au cours des sept derniers jours.

3. Transformation des données:La fonction lambda transforme les données ERDDAP en une liste de dictionnaires.

4. Invocation du corticon:La fonction lambda invoque la fonction Corticon Lambda, passant les données transformées en tant que tableau JSON.

5. Exécution de la règle:La fonction Corticon Lambda exécute un ensemble de règles contre les données de qualité de l’eau.

6. Génération de rapports:La fonction Corticon Lambda renvoie une réponse JSON indiquant quelles règles ont été déclenchées (le cas échéant).

7. Rapport Formatage:La fonction lambda formate la réponse du corticon dans un rapport lisible par l’homme.

8. Réponse:La fonction lambda renvoie une réponse de réussite avec le rapport formaté de la qualité de l’eau.

9. Surveillance et alerte:Cette configuration permet une surveillance et une alerte automatisées pour la qualité de l’eau de Tampa Bay, fournissant des informations en temps opportun pour la prise de décision.

Règles configurées dans Corticon Decision Service Lambda:

• Chlorophylle:La chlorophylle est le pigment responsable de l’absorption de la lumière dans la photosynthèse. La chlorophylle-A est le type prédominant de chlorophylle utilisé par les algues et est généralement fortement corrélé aux concentrations nocives d’algues.

  • Règle 1: Si la concentration de chlorophylle se situe entre 10 et 50 microgrammes par litre (µg / L), déclenchez une alerte indiquant un niveau de chlorophylle potentiellement élevé, suggérant une éventuelle floraison des algues. Cela déclenche des actions telles que la notification des gestionnaires de la qualité de l’eau.
  • Règle 2: Si la concentration de chlorophylle est de 50 µg / L ou plus, déclenchez une alerte indiquant un niveau de chlorophylle très élevé, suggérant une floraison d’algues nocive. Cela peut déclencher des actions plus graves comme les avis de santé publique.
  • Règle 3: Si la concentration de chlorophylle est inférieure à 0,1 µg / L, déclenchez une alerte indiquant une faible chlorophylle, suggérant une déplétion des nutriments.

• Oxygène dissous:Parce que les algues consomment de l’oxygène mais ne la reconstituent que lorsque la photosynthèse de la lumière du soleil, des concentrations excessives d’algues peuvent épuiser l’oxygène de l’eau.

  • Règle 1: Si la concentration d’oxygène dissous la plus récente est inférieure à 2 milligrammes par litre (mg / L), déclenchez une alerte indiquant une hypoxie (faible oxygène dissous).
  • Règle 2: Si la saturation fractionnée la plus récente de l’oxygène est inférieure à 30%, déclenchez une alerte indiquant une hypoxie.
  • Règle 3: Si la dernière concentration en oxygène est supérieure à 2 mg / L de moins que la concentration précédente de l’oxygène, déclenchez une alerte indiquant un événement rapide de déplétion en oxygène.

• Salinité pratique:Dans les eaux de Floride,
  K. Brevisprospère dans les zones de haute salinité.

  • Règle 1: Si la salinité est inférieure à 25 parties pour mille, déclenchez une alerte indiquant un afflux significatif d’eau douce (une anomalie de salinité).
  • Règle 2: Si la salinité est supérieure à 40 parties pour mille, déclenchez une alerte indiquant une évaporation excessive ou des conditions de sécheresse (haute salinité).

• pH:Les algues prospèrent dans des environnements avec des niveaux de pH élevés, donc des niveaux de pH élevés peuvent encourager une prolifération excessive d’algues.

  • Règle 1: Si le pH est inférieur à 7,7, déclenchez une alerte indiquant l’acidification de l’océan (pH bas).
  • Règle 2: Si le pH est supérieur à 8,3, déclenchez une alerte indiquant un pH élevé (alcalinité).

• Turbidité:La turbidité est la mesure de la nébulosité dans l’eau causée par les particules en suspension. Il est mesuré en unités de turbidité néphélométrique (NTU).

  • Règle 1: Si la turbidité est supérieure à 50 NTU, déclenchez une alerte indiquant une turbidité élevée.

• Matière organique dissoute fluorescent (FDAM):Le FDom apparaît à des concentrations plus élevées pendant les marées rouges. Il est mesuré sur la base de la fluorescence d’un volume donné d’échantillonnage d’eau, mesuré en unités de sulfate de quinine (QSU).

  • Règle 1: Si la matière organique dissoute par fluorescence est supérieure à 25 QSU, déclenchez une alerte indiquant une pollution potentielle des eaux usées ou du ruissellement agricole.

• Phycoérythrin:La phycoérythrin est un pigment rouge trouvé dans les cyanobactéries qui peut contribuer à la couleur rougeâtre de l’eau de mer lors des événements de la marée rouge. Les cyanobactéries sont le seul phytoplancton à contenir de la phycoérythrine, ce qui en fait un bon indicateur de la quantité de cyanobactéries dans un plan d’eau.

  • Règle 1: Si Phycoérythrin> = 4 µg / L et Mass_Concentration_OF_CHLORYLL_IN_SEA_WATER> = 5 µg / L, générez une alerte initiale pour augmenter les tests.
  • Règle 2: Si Phycoérythrin> = 8 µg / L et Mass_Concentration_OF_CHLORYLL_IN_SEA_WATER> = 10 µg / L et Sea_water_Temperature entre 18 et 30 degrés Celsius, déclenchez une enquête de floraison de marée rouge (suspicion modéré).

Tirer parti de la flexibilité d’intégration et de la modularité des composants avec des fonctions sans serveur

Ce système de surveillance de la qualité de l’eau sans serveur illustre la puissance et l’efficacité de la combinaison de technologies modernes comme AWS Lambda et un moteur de règles comme Corticon. En découplant la récupération des données du processus de prise de décision, nous réalisons une solution très évolutive, rentable et facilement maintenable.

L’utilisation d’un moteur de règles permet aux utilisateurs commerciaux de définir et d’adapter les seuils d’alerte et la logique sans nécessiter de modifications de code, permettant des réponses rapides à l’évolution des conditions environnementales. Pour les grandes entreprises évaluant les architectures sans serveur, cette approche démontre le potentiel de création de systèmes robustes et axés sur les événements qui optimisent l’utilisation des ressources, de minimiser les frais généraux opérationnels et de fournir des informations exploitables à partir de flux de données en temps réel, de débloquer des avantages importants dans l’agilité et les économies de coûts par rapport aux applications monolithiques traditionnelles.

En outre, la modularité de cette architecture facilite l’intégration transparente avec d’autres systèmes d’entreprise, ouvrant la voie à une approche plus complète et réactive de la gestion environnementale et d’autres domaines à forte intensité de données.

Corticon peut être appliqué à toute décision à forte intensité de règles entre les verticales et les voies commerciales – si vous avez un scénario en tête, nous vous invitons à tendre la main à voir une démonstration adaptée à votre cas d’utilisation!

En savoir plus sur les fleurs d’algues

Alors que de nombreuses espèces d’algues peuvent s’accumuler à des niveaux suffisants pour provoquer une marée rouge, le coupable le plus courant dans le golfe du Mexique est
Karenia Brevis(K. Brevis).

Une floraison peut se développer lorsque des algues dérive dans une région et s’accumule régulièrement en raison de conditions d’eau optimales. Une fois que la population est devenue des concentrations suffisantes, les menaces pour la vie marine montent et se composent les unes sur les autres. Algues comme
K. Brevisproduire des neurotoxines toxiques pour la vie marine exposée ou des animaux qui consomment des organismes exposés, dont les humains. Lorsque les toxines deviennent dans l’air du vent et des vagues, elles peuvent également entraîner une irritation respiratoire chez l’homme.

Cependant, les toxines ne sont pas toujours la principale menace pour les poissons des fleurs d’algues.

Bien que les plantes produisent de l’oxygène via la photosynthèse, ils doivent également consommer de l’oxygène pour survivre. Ce n’est généralement pas un problème car l’oxygène est créé à partir de la photosynthèse à des taux beaucoup plus rapides que les plantes le consomment. Lorsque le soleil se couche, cependant, la photosynthèse s’arrête et l’injection de nouvel oxygène dans l’écosystème cesse, tandis que la consommation de plantes d’oxygène se poursuit. Au cours d’une prolifération d’algues, la grande population de la vie végétale peut égoutter l’oxygène de l’eau pendant la nuit, tuant un nombre massif de poissons par suffocation. Même lorsque la floraison des algues commence à se dissiper, la dégradation naturelle des algues mortes par les bactéries épuise l’oxygène supplémentaire de l’eau.

Pour en savoir plus sur les règles commerciales avec Progress Corticon

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