Terrain Monitor Backend

Sistema backend per il monitoraggio di terreni (frane, gallerie, ponti, dighe) con notifiche push real-time per app mobile Android e iOS.

Architettura

Sistema Monitoraggio ’ MQTT ’ Backend (FastAPI) ’ Firebase FCM ’ App Mobile
                                    “
                              PostgreSQL DB

Componenti Principali

• FastAPI: REST API per autenticazione, gestione allarmi e storico
• PostgreSQL: Database per clienti, siti, utenti e allarmi
• MQTT Client: Riceve allarmi dal sistema centralizzato
• Firebase FCM: Invia notifiche push alle app mobile
• SQLAlchemy: ORM per gestione database

Struttura Progetto

web-app-python/
 app/
    api/              # Endpoint API REST
       auth.py       # Autenticazione e gestione utenti
       allarmi.py    # Gestione allarmi
    core/             # Configurazione core
       config.py     # Settings da env
       database.py   # Setup database
       security.py   # JWT e password hashing
    models/           # Modelli SQLAlchemy
       cliente.py
       sito.py
       utente.py
       allarme.py
    schemas/          # Schemi Pydantic per validazione
       auth.py
       allarme.py
    services/         # Servizi business logic
       firebase.py   # Integrazione FCM
    mqtt/             # Client MQTT e handler
       client.py     # Client MQTT
       handler.py    # Processamento allarmi
    main.py           # Applicazione FastAPI
 main.py               # Entry point
 pyproject.toml        # Dipendenze
 .env.example          # Template variabili ambiente
 README.md

Setup

1. Requisiti

• Python 3.12+
• PostgreSQL 14+
• Broker MQTT (es. Mosquitto)
• Firebase project con FCM abilitato

2. Installazione

# Crea virtual environment
python -m venv .venv
source .venv/bin/activate  # Linux/Mac
# .venv\Scripts\activate   # Windows

# Installa dipendenze
pip install -e .

3. Configurazione Database

# Crea database PostgreSQL
createdb terrain_monitor

# oppure con psql
psql -U postgres
CREATE DATABASE terrain_monitor;

4. Configurazione Firebase

1. Vai su Firebase Console
2. Crea un nuovo progetto
3. Abilita Cloud Messaging
4. Scarica le credenziali di servizio:
   • Settings ’ Service Accounts ’ Generate new private key
5. Salva il file come firebase-credentials.json nella root del progetto

5. Variabili d'Ambiente

# Copia il template
cp .env.example .env

# Modifica .env con i tuoi valori
nano .env

Configurazione minima:

DATABASE_URL=postgresql://user:password@localhost:5432/terrain_monitor
SECRET_KEY=genera-una-chiave-segreta-forte
MQTT_BROKER_HOST=localhost
FIREBASE_CREDENTIALS_PATH=./firebase-credentials.json

6. Avvio Applicazione

# Avvio in modalità development
python main.py

# oppure con uvicorn direttamente
uvicorn app.main:app --reload --host 0.0.0.0 --port 8000

L'API sarà disponibile su: http://localhost:8000

API Endpoints

Autenticazione

• POST /auth/token - Login (OAuth2 password flow)
• POST /auth/login - Login (JSON)
• POST /auth/register-fcm-token - Registra FCM token dispositivo
• GET /auth/me - Info utente corrente

Allarmi

• GET /allarmi - Lista allarmi (con filtri e paginazione)
• GET /allarmi/{id} - Dettaglio allarme
• PATCH /allarmi/{id} - Aggiorna stato allarme
• GET /allarmi/sito/{sito_id} - Allarmi per sito specifico

Documentazione Interattiva

• Swagger UI: http://localhost:8000/docs
• ReDoc: http://localhost:8000/redoc

Database Schema

Tabelle Principali

clienti

• id, nome, email, telefono, indirizzo
• Relazioni: siti[], utenti[]

siti

• id, cliente_id, nome, tipo, coordinate
• Tipi: frana, galleria, ponte, diga, versante, edificio
• Relazioni: allarmi[]

utenti

• id, cliente_id, email, password_hash, fcm_token
• Ruoli: admin, operatore, visualizzatore

allarmi

• id, sito_id, tipo, severita, stato
• Severità: critical, warning, info
• Stati: nuovo, visualizzato, in_gestione, risolto
• timestamp_rilevamento, dati_sensori (JSON)

MQTT Integration

Topic Structure

terrain/alarms/{sito_id}

Payload Format (JSON)

{
  "sito_id": 123,
  "tipo": "movimento_terreno",
  "severita": "critical",
  "titolo": "Movimento terreno rilevato",
  "descrizione": "Rilevato movimento anomalo di 12.5mm",
  "valore_rilevato": 12.5,
  "valore_soglia": 10.0,
  "unita_misura": "mm",
  "timestamp": "2025-10-18T10:30:00Z",
  "dati_sensori": {
    "sensore_1": 12.5,
    "sensore_2": 8.3
  }
}

Flusso Allarme

1. Sistema centralizzato pubblica su MQTT
2. Backend riceve messaggio e lo valida
3. Salva allarme nel database
4. Recupera utenti del cliente associato
5. Invia notifica push tramite FCM a tutti i dispositivi

Notifiche Push (FCM)

Priorità

• CRITICAL: Notifica con suono, vibrazione, priorità massima
• WARNING: Notifica standard
• INFO: Notifica silenziosa, solo badge

Payload Notifica

{
  "notification": {
    "title": "CRITICAL: Ponte Morandi",
    "body": "Movimento terreno rilevato"
  },
  "data": {
    "alarm_id": "456",
    "sito_id": "123",
    "sito_nome": "Ponte Morandi",
    "tipo": "movimento_terreno",
    "severita": "critical",
    "timestamp": "2025-10-18T10:30:00Z"
  }
}

Testing

Test Manuale MQTT

# Pubblica un messaggio di test
mosquitto_pub -h localhost -t "terrain/alarms/123" -m '{
  "sito_id": 123,
  "tipo": "movimento_terreno",
  "severita": "critical",
  "titolo": "Test allarme",
  "descrizione": "Questo è un test",
  "valore_rilevato": 15.0,
  "valore_soglia": 10.0,
  "unita_misura": "mm",
  "timestamp": "2025-10-18T10:30:00Z"
}'

Test API

# Login
curl -X POST http://localhost:8000/auth/login \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"email": "user@example.com", "password": "password"}'

# Lista allarmi
curl -X GET http://localhost:8000/allarmi \
  -H "Authorization: Bearer YOUR_TOKEN"

Deployment

Produzione con Docker

FROM python:3.12-slim

WORKDIR /app

COPY pyproject.toml .
RUN pip install -e .

COPY . .

CMD ["uvicorn", "app.main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]

Variabili d'Ambiente Produzione

DEBUG=False
DATABASE_URL=postgresql://user:pass@db-host:5432/terrain_monitor
SECRET_KEY=chiave-molto-forte-e-casuale
MQTT_BROKER_HOST=mqtt.example.com
MQTT_USERNAME=username
MQTT_PASSWORD=password

Sicurezza

• JWT Tokens: Autenticazione stateless
• Password Hashing: bcrypt
• Multi-tenant: Isolamento dati per cliente
• CORS: Configurabile per domini specifici
• HTTPS: Obbligatorio in produzione

Sviluppi Futuri

• WebSocket per notifiche real-time in web app
• Rate limiting su API
• Grafici e analytics allarmi
• Export dati (CSV, PDF)
• Sistema di escalation automatica
• Integrazione con sistemi esterni (email, SMS)

Licenza

MIT License - Vedi file LICENSE per dettagli