Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лесная метеорология. Метеорологические приборы и наблюдения (А. В. Иванов).pdf
Скачиваний:
473
Добавлен:
11.03.2016
Размер:
8.63 Mб
Скачать

10. СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ СБОРА МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Автоматизированный метеорологический комплекс (АМК)

аппаратно-программный комплекс для выполнения автоматических измерений ряда метеорологических величин, состоящий из датчиков, контроллера (логгера), ПК и модуля подсистемы низовой связи, в котором предусмотрена возможность визуального отображения результатов измерений для их контроля и ручного ввода визуально наблюдаемых величин (характеристик).

Автоматическая метеорологическая станция (АМС) – аппаратно-

программный комплекс, предназначенный для полностью автоматических измерений ряда метеорологических величин, состоящий из датчиков, контроллера (логгера) и модуля подсистемы низовой связи.

Автоматизированный метеорологический комплекс (АМК) и Автоматизированный актинометрический комплекс (ААК) представляют собой измерительно-информационные системы, каждая из которых состоит из двух подсистем.

Первая из них осуществляет с помощью датчиков преобразование физических измеряемых величин (температуры, влажности, скорости и направления ветра, прямой, рассеянной, суммарной радиации и др.) в электрические сигналы, поступающие на вход устройства, называемого либо контроллером, либо логгером, либо коллектором. В нем выполняется попеременная подача электрических сигналов с датчиков на вход измерительного узла и преобразование результата измерения в последовательность электрических прямоугольных импульсов, разделенных различными промежутками времени. Закодированные таким образом числа соответствуют значениям физической величины, воздействующей на датчик.

Вторая подсистема на базе ПК осуществляет обработку принятых ею чисел по заложенной в нее программе, управление устройствами связи, формирование сообщений, отображение на экране монитора значений измеренных и вычисленных величин в цифровой или графической форме, управление вводом данных, поступающих от наблюдателя через клавиатуру или манипулятор («мышку»).

Оба комплекса (АМК, ААК) связаны друг с другом линией связи, состоящей из двух свитых проводов.

Оборудование первой подсистемы размещается на метеоплощадке, а второй – в служебном помещении. Оборудование АМК, ААК, размещаемое на метеоплощадке, представлено на рис. 10.1.

140

Датчик скорости /направления ветра

 

Устройство связи (возможное расположение)

Датчик

Мачта с грозозащитой

 

температуры и

 

относительной

 

влажности воздуха

 

в радиационной

Датчик МЭД

защите

 

Контроллер в корпусе

Датчик

 

жидких

К источнику питания

осадков

 

К ПК наблюдателя

 

(для АМК)

 

Датчик температуры поверхности почвы

 

Датчик температуры почвы

 

на глубине узла кущения

Рис. 10.1. Оборудование АМК, размещаемое на метеоплощадке

Такая система обеспечена надежными современными средствами двусторонней связи с центром сбора данных (ЦСД). Для организации внешней связи используются как проводные (телеграфные, телефонные) так и беспроводные каналы (КВ, УКВ приемо-передатчики, сотовые, спутниковые), входящие в состав подсистем низовой связи (ПНС). Выбор вида связи для конкретной системы обусловлен прежде всего степенью обеспеченности региона, в котором она находится, средствами связи и качеством их функционирования.

Для работы обеих подсистем необходимы источники электрического питания, преобразователи, стабилизаторы и др.

Установке АМК, ААК в метеорологическом наблюдательном подразделении (МНП) должны предшествовать подготовительные мероприятия (расчистка охранной зоны, переустановка при необходимости ограды, приборов и оборудования на метеоплощадке, землеройные, ре- монтно-строительные работы и др.), выполнение которых возлагается на персонал этого подразделения или на исполнителей по найму.

Одним из важнейших подготовительных мероприятий является оценка состояния пункта наблюдений и его охранной зоны. Эта работа возлагается на начальника МНП, который должен максимально полно охарактеризовать состояние метеоплощадки и охранной зоны во всех направлениях от нее, руководствуясь требованиями руководящих доку-

141

ментов Росгидромета, указаниями «своей» организации наблюдательной сети (ОНС). Результаты выполненной работы направляются в ОНС.

Сказанное, прежде всего, относится к отдаленным МНП, на которых специалисты ОНС бывают нерегулярно. Полнота и достоверность информации о состоянии метеоплощадки и охранной зоны в таких наблюдательных подразделениях послужит основой для планирования ОНС необходимых мероприятий по подготовке МНП к автоматизации наблюдений.

К оценке состояния служебных зданий отдаленных поселковых наблюдательных подразделений рекомендуется привлекать житейски опытных местных жителей.

Необходимо помнить, что крайне желательным является неизменность состояния охранных зон метеоплощадок. Нельзя допускать неконтролируемого роста деревьев в них, возведения домиков, сплошных заборов, скирдования сена, соломы, полива огородов в непосредственной близости (на расстоянии менее 80-100 м) от ограды метеоплощадки.

Типовые схемы размещения приборов и оборудования на метеоплощадке размером 26 х 26 (36 х 26) и 20 х 16 м приведены на рис. 10.2

и 10.3.

Рис. 10.2. Схема размещения нового оборудования на метеоплощадке

сполной программой наблюдений:

1геодезический репер станции; 2,4 флюгера; 3 анеморумбометр; 5 гололедный станок; 6 будка защитная жалюзийная (БП); 7 будка защитная жалюзийная (запасная); 8, 15, 18 – снегомерные рейки; 9 – будка защитная жалюзийная для самописцев (БС);

10 дополнительный осадкомер; 11 – осадкомер; 12 -–плювиограф; 13 – запасной (высокий) столб для осадкомера; 14 – устройство для отбора проб осадков; 16 – гелиограф;

17 – испаритель ГГИ-3000; 19 – горизонтальный планшет; 20, 21 – установка для теплобалансовых наблюдений; 22 – участок для актинометрических наблюдений; 23 – участок для установки напочвенных и коленчатых термометров; 24 – участок

142

Рис. 10.3. Схема размещения нового оборудования на метеоплощадке

ссокращенной программой наблюдений

1– геодезический репер станции; 2 – флюгер; 3 – анеморумбометр; 4 – гололедный станок; 5 –будка защитная жалюзийная (БП); 7 – будка защитная жалюзийная (запасная);

6, 8, 12 – снегомерные рейки; 10 – запасной (высокий) столб для осадкомера; 11 – участок для установки напочвенных и коленчатых термометров

Каждый комплект АМС должен укомплектовываться мачтами. Комплекты АМК укомплектовываются мачтами в зависимости от износа используемых метеорологических мачт. Мачта должна быть наклоняемой, выполнена из коррозионно-стойкого материала, иметь высоту 10 метров и поставляться в комплекте с оттяжками. Оттяжки должны иметь устройства для крепления к якорям.

Базовая комплектация АМК и АМС включает датчики:

-атмосферного давления;

-температуры воздуха;

-относительной влажности воздуха;

-параметров ветра (скорость и направление). Возможно подключение дополнительных датчиков:

-температуры поверхности почвы и температуры почвы на глубинах, включая глубину 3 см;

-количества и интенсивности жидких осадков (осадкомера). Комплектация ААК, выполняющего программу стандартных или

расширенных актинометрических наблюдений, включает следующие датчики:

143

-актинометр (пиргелиометр) – для измерения прямой солнечной радиации;

-пиранометр – для измерения суммарной, рассеянной и отраженной солнечной радиации;

-пиргеометр – для измерения приходящей и уходящей длинноволновой радиации;

-ультрафиолетметр – для измерения суммарной ультрафиолетовой радиации (A и B).

В комплект поставки входят компоненты крепежа для каждого датчика комплексов (станций).

На станциях, где устанавливается АМК, параллельно со стандартными наблюдениями по табельным СИ, измерения температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, параметров ветра, жидких осадков, а также температуры почвы (выборочно) производятся в автоматическом режиме (непрерывно).

ТрансМет это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для автоматизации процессов, связанных со сбором метеоинформации, ее распределением, сохранением в базах данных и предоставлением контролируемого доступа к метеоданным с рабочих мест заинтересованных потребителей. Комплекс ТрансМет имеет масштабируемую архитектуру, позволяющую на его основе организовать систему любого уровня сложности от простого АРМ для приема и печати метеосообщений и метеокарт до многоканального центра коммутации сообщений (ЦКС), интегрированного в разнородные ведомственные и общедоступные сети, и универсального Банка Метеоданных с разветвленной сетью удаленных пользователей (рис. 10.4).

ТрансМет успешно работает со следующими системами:

-авиационная метеорологическая система «Консул» (Новосибирск);

-авиационная метеорологическая система «Метео» (Ульяновск);

-абонентская система UniMAS;

-аппаратно-программный комплекс «Попугай» (радиопередачи

VOLMET);

-аппаратно-программный комплекс ATIS.

ТрансМет-Web это сервер удаленного доступа, предназначенный для организации автоматизированных рабочих мест (АРМ) специалистов, деятельность которых связана с анализом и обработкой оперативной метеоинформации. ТрансМет-Web позволяет пользователям персональных компьютеров получать и передавать метеоданные, пользуясь стандартным Web-браузером Internet Explorer или Netscape Navigator.

144

Никакого другого программного обеспечения на компьютерах пользователей не требуется.

Сети АСПД, ТГОП, AFTN

База данных метеосообщений

 

 

Банк метеоданных

ЦКС

 

ТрансМет-БД

ТрансМет-К

 

 

 

 

 

 

 

 

База данных метеокарт

Сервер удаленного доступа ТрансМет-Web

Локальная сеть

 

Intranet

 

 

 

Сеть

 

 

 

Глобальная

Меком

 

 

сеть Internet

 

 

 

 

 

Рис. 10.4. Автоматизированные рабочие места специалистов на основе ТрансМет-Web

Сервер удаленного доступа работает на одном компьютере с банком метеоданных ТрансМет-БД и обеспечивает доступ с компьютеров метеорологов различных специализаций (синоптиков, климатологов, гидрологов, океанологов, агрометеорологов и др.) к базам данных с целью удобного поиска и быстрого получения метеосообщений, сводок станций, метеокарт и др. Пользователи ТрансМет-Web могут передавать служебные сообщения, запросы и собственную информацию сводки наблюдений, прогнозы, климатические данные, метеокарты.

Для эффективного выполнения сложных и часто повторяющихся операций предназначены специализированные АРМ (синоптика на вылетах, пользователя сети ГА и др.), возможна также разработка новых специализированных АРМ на заказ. Сервер удаленного доступа является открытой системой: его внешний вид, информационное наполнение и функциональные возможности могут изменяться и расширяться программистами (рис. 10.4).

Для обеспечения метеорологов информацией, необходимой им для выпуска своей продукции (например, составления прогнозов), сейчас приходится печатать карты и метеосообщения на бумаге, пересылать

145

необходимую информацию по E-mail или ftp и т.д. В случае использования технологии ТрансМет-Web пользователь сам сможет получать архивы с требуемой информацией по локальной сети или по модему. К тому же можно настроить Web-браузер на автоматический запуск программ, обрабатывающих первичные данные (синоптические, аэрологические и др.) или данные GRID/GR1B.

ТрансМет-Web использует универсальные средства контроля доступа и подсчета статистики получения и передачи метеоданных.

Система построена по принципу "клиент-сервер". Технология "кли- ент-сервер" не требует трудоемких операций по обновлению и технической поддержке ПО на рабочих местах потребителей информации. Он использует наиболее жесткие Internet-технологии защиты данных и идентификации пользователей, аналогичные используемым в электронных банковских системах. Тем самым полностью предотвращаются утечки информации и ее преднамеренное искажение.

Интерфейс пользователя ТрансМет-Web выполнен полностью на русском языке, имеет контекстно-зависимую справочную систему и многочисленные элементы, упрощающие работу пользователей (выбор метеосообщений и метеокарт по описаниям, названия аэропортов и метеостанций, персонализация настроек и др.).

ТрансМет-Web обеспечивает тесную интеграцию с ЦКС Транс- Мет-К, непосредственно работающим в глобальной системе телесвязи, позволяя прямо с рабочих мест пользователей передавать метеосообщения и метеокарты, а также получать нерегулярную информацию по мере поступления. ТрансМет-Web можно задействовать для обеспечения данными различных АРМ, работающих на том же компьютере, что и Web-браузер. Поэтому ТрансМет-Web абонентская система, реально обеспечивающая интеграцию системы телесвязи с АРМ и системами обработки метеоинформации.

Институтом радарной метеорологии разработана Региональная автоматизированная система сбора метеорологической информации АИС «Метеоцентр» с сетью станций «Погода» (рис. 10.5). АИС «Метеоцентр» служит для автоматизации сбора оперативной информации сети метеорологических станций, обработки и обобщения результатов наблюдений. АИС «Метеоцентр» получает режимную и оперативную метеорологическую информацию от наземной наблюдательной сети станций, оснащенных АИИС «Погода», либо от информационной подсистемы ИС «Погода» при традиционных стандартных средствах измерения. Программное обеспечение АИС «Метеоцентр» и АИИС «Погода» выполнено на базе Windows NT. АИС «Метеоцентр» позволяет одновременно работать с 18 каналами связи, из них до 8 каналов, комму-

146

тируемых АИИС «Погода», позволяет одновременно работать с 6 каналами связи, из них до 2 каналов коммутируемых.

Центральное устройство АИС «Метеоцентр» выполняет функции центра коммутации сообщений, обеспечивая своевременную доставку всей необходимой метеорологической информации до потребителей. Основной задачей АИС «Метеоцентр», размещенной в ЦГМС, является сбор данных от наземной наблюдательной сети в сроки, предусмотренные основными нормативными документами, обработка и анализ результатов наблюдений, а также передача полученной информации потребителям (рис.10.5).

Сеть АСПД

 

Внешний потре-

РосГидромета

 

битель

 

 

 

ЦГМС

АИС «Метеоцентр»

 

 

 

 

ИС «Погода»

 

 

Ветер

 

 

АИИС Температура

Влажность «Погода» Давление

Осадки

Модем

Рис. 10.5. Схема региональной автоматизированной системы сбора АИС «Метеоцентр» с сетью станций «Погода»

АИС «Метеоцентр» позволяет следить за изменениями во времени основных метеорологических величин, в том числе за опасными и неблагоприятными природными (гидрометеорологическими) явлениями благодаря непрерывному режиму приема информации, поступающей из пунктов наблюдений. Сбор оперативной и режимной информации с сети пунктов наблюдений выполняется по оптимальной для данного региона схеме с учетом наличия различных средств связи. АИС «Метеоцентр» имеет широкие возможности по обеспечению потребителей

147

(прежде всего прогностических организаций, административных органов и основных отраслей экономики) данными отдельных пунктов наблюдений, а также различными пространственными характеристиками состояния погоды на обслуживаемой территории.

АИС «Метеоцентр» позволяет осуществлять взаимодействие и обмен информацией с УГМС и/или с другими центрами сбора оперативной метеорологической информации сети АСПД (сеть МЕКОМ с узлами MTS, UniMAS, трансМет) по линиям связи с использованием стандартных протоколов обмена (типа ТСР/IP). Информация, поступающая в «Метеоцентр», представляется в виде карт и в табличных форматах.

АИИС «Погода» предназначена для автоматизации измерений и обработки результатов наблюдений на метеостанциях сети Росгидромета. Она состоит из центрального устройства (на базе ПЭВМ), специального программного обеспечения и комплекта датчиков (при их наличии) и включает две подсистемы: информационную и измерительную. Информационная подсистема (ИС) в отличие от других систем, входящих в автоматизированные информационно-измерительные системы, может использоваться автономно для автоматической обработки результатов наблюдений обычной метеорологической станции в режиме ручного ввода метеорологических характеристик. ИС может быть развернута в АИИС без изменения технологии преобразования данных и без замены специального программного обеспечения, при оснащении станции датчиками с цифровым выходом, рекомендованными ЦКПМ Росгидромета к использованию на сети.

АИИС «Погода» обеспечивает выполнение следующих основных функций:

-прием, архивацию и отображение результатов измерений автоматическими датчиками;

-ручной ввод результатов визуальных наблюдений и измерений по стандартным приборам станции;

-контроль результатов наблюдений;

-формирование оперативных сообщений в кодах, принятых на сети Росгидромета;

-формирование справочных таблиц за сутки, месяц;

-формирование штормовых сообщений;

-формирование режимных сообщений за месяц в соответствии с «Методическими указаниями по машинной обработке и контролю данных гидрометеорологических наблюдений» (вып. 3, часть 1, раздел 1);

-передачу данных в центр сбора в стандартном формате АСПД в линию связи по одному из каналов: телеграфному каналу связи, коммутируемой телефонной линии связи, выделенной телефонной линии связи.

148

АИИС может использоваться как в режиме ручного ввода данных, так и при автоматическом измерении метеорологических характеристик датчиками с цифровым выходом, что позволяет производить поэтапную автоматизацию метеорологических наблюдений по мере оснащения станции датчиками нового поколения.

При необходимости результаты наблюдений могут быть распечатаны в формате стандартных книжек, а также в виде комплекта оперативных и режимных сообщений.

АИИС «Погода» прошла опытную эксплуатацию на метеорологических станциях Ростов-на-Дону и Останкино, на АМСГ Минеральных Вод, Ноябрьска и Хабаровска, принята в оперативную работу на метеорологической станции ГУЛ ПО «Маяк». На метеорологической станции Воейково (ГТО) проведены испытания автономного использования информационной части АИИС «Погода» в режиме ручного ввода результатов наблюдений по традиционным приборам.

ГИС Метео программный комплекс – выполняет прием и обработку данных, производит прогностические расчеты в пограничном слое и в свободной атмосфере, позволяет создавать любые метеорологические карты на основе данных ГСТ, сетей AFTN, Интернет и т. п. Его применение повышает оправдываемость прогнозов и снижает затраты на их подготовку.

Комплекс может быть подключен к современным узлам ГСТ, к приемным станциям спутниковых систем распространения метеоинформации SADIS, ТВ-ИНФОРМ или к Интернету. Вся обработка данных выполняется в среде Microsoft Windows и может быть распределена между несколькими компьютерами, включенными в локальную сеть.

Программный комплекс ГИС Метео состоит из геоинформационной системы, ее различных компонентов, метеорологической базы данных (МБД) реального времени, отдельных приложений, а также из многочисленных технологических средств сбора и распространения данных. ГИС Метео позволяет организовать высокоэффективную технологию оперативного гидрометеорологического обеспечения при очень малых затратах на ее эксплуатацию. Она предоставляет пользователю удобный графический интерфейс для работы с картами, графиками, диаграммами и т. д. Приложения ГИС Метео реализуют большое число расчетных методов, разработанных в организациях Росгидромета и за рубежом. При помощи различных компонентов по заранее подготовленному сценарию автоматически или по желанию пользователя в интерактивном режиме ГИС Метео подготавливает многочисленные слои информации на фоне географической карты любого масштаба. Такое совмещение слоев на экране монитора позволяет переносить абстрактную частицу в

149

пространстве и времени, что рождает совершенно новую технологию работы синоптика по анализу и прогнозу погоды без бумаги.

ГИС Метео успешно сертифицирована в Росгидромете и рекомендована для использования во всех его подразделениях. Технологический комплекс ГИС Метео состоит из нескольких компьютеров, объединенных в локальную сеть (рис.10.6).

В комплекс входят:

-файл-сервер, играющий роль ядра локальной сети; на нем хранятся общие файлы баз данных и программное обеспечение;

-связной компьютер, через который в систему поступает и распространяется информация (сообщения в формах ВМО, ГМС, AFTN, данные в коде ГРИБ, факсимильные карты, записи МБД, файлы и р.) и осуществляется связь с удаленными комплексами ГИС Метео;

-рабочие места метеорологов (АРМ) различной специализации: синоптики, авиационные метеорологи, климатологи, а также гидрологи, океанологи, агрометеорологи, экологи и т. д.;

-станция приема и обработки спутниковых изображений. Предусмотрено непосредственное подключение спутниковых станций фирмы СКАН и станций УРАН;

-рабочая станция для архивации и воспроизведения архивных данных;

-рабочая станция для сбора информации аэродромной метеостанции, голосового воспроизведения аэродромных сводок погоды для служб ATIS/VOLMET;

-Web-сервер для предоставления доступа внешним пользователям через Интернет;

-рабочая станция на основе спутниковых систем получения метеоинформации, таких как SADIS (Великобритания) или ТВ-ИНФОРМ (Россия): авиационные карты особых явлений, ветра и температуры, прогнозы в коде ГРИБ, аэродромные сводки МЕТАР, ТАФ, СПЕЦИ, СИГМЕТ.

Все функциональные звенья комплекса можно совмещать на одном

ПК с соответствующими ресурсами. Удаленный комплекс ГИС Метео при наличии проводного канала связи в организации Росгидрометцентра обычно состоит из двух компьютеров – АРМ и связного ПК. Удаленный комплекс можно расширить, добавив в него дополнительные рабочие места и другие функциональные звенья. При отсутствии проводной связи удаленный комплекс ГИС Метео может быть подключен к источникам оперативных метеоданных через сеть Интернет. Пользователю могут быть доступны практически все виды метеоданных, а также факсимильные карты, карты, подготовленные в Гидрометцентре России, спутниковые снимки, фронтальные анализы и другие продукты.

150

150

 

 

 

 

Удаленный комплекс ГИС Метео

 

Удаленный АРМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Связь, АРМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прием спутников, АРМ

 

 

 

АРМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплекс ГИС Метео

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сервер

 

АРМ

 

 

Связь

Прием спутни-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АРМы специалистов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ков, МРЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользователи Интернет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SADIS – терминал ГИС Метео,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТВИМ - Терминал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Удаленный комплекс ГИС Метео

 

 

 

 

 

Комплекс ГИС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Метео

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прием данных

 

АРМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прием спутников, АРМ

 

 

 

 

 

АРМ

 

Связь с Интернет,

 

Связь,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АРМ

 

АРМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10.6. Технологический комплекс ГИС Метео

151

Надежность такого подключения целиком зависит от местного поставщика услуг Интернет (провайдера).

При отсутствии в данном населенном пункте поставщика услуг Интернет и проводных каналов связи комплекс ГИС Метео может быть построен на основе спутниковых систем получения метеоинформации, таких как SADIS (Великобритания) или ТВ-ИНФОРМ (Россия), приема снимков ИСЗ и сбора по телеграфу (AFTN).

В 1995 году тремя ведущими российскими разработчиками технологий для сбора и обработки гидрометеорологической информации (ИКФ Интелком, НПО МэпМэйкерс, НТЦ Скан) был образован Российский метеорологический консорциум (РМК). Главной задачей, поставлен-

ной перед РМК, было органичное объединение выпускаемых каждой фирмой технических и программных средств в единый программноаппаратный комплекс (ПАК), реализующий весь спектр современных технологий, необходимых для обеспечения деятельности гидрометцентров любого уровня, любых ведомств.

Основными элементами современной интегрированной технологии РМК являются:

1) сбор и распространение гидрометинформации:

-пo наземным каналам и сетям связи;

-через геостационарные и орбитальные ИСЗ, с применением Ин- тернет-технологий (электронная почта, передача файлов, www);

2) формирование метеорологических баз данных и обеспечение доступа пользователей:

-по заголовку метеорологического сообщения, по индексу (координатам) станции наблюдения;

-по идентификатору факсимильной карты или снимка ИСЗ, пo комбинации различных метеорологических и географических параметров;

3) представление информации в удобном для пользователей виде:

-текстов метеосообщений и сводок со станций наблюдения;

-факсимильных карт и снимков ИСЗ;

-многослойных карт ГИС;

-таблиц и графиков, голосовых сообщений.

4) составление анализов и расчет прогнозов.

На рис. 10.7 показана общая структура ПАК РМК, а также упрощенная схема взаимодействия его основных подсистем и направления потоков информации. Каждый компонент (подсистема), представленный на схеме, может работать как самостоятельно, так и комплексно совместно с дру-

152

гими компонентами в различных комбинациях. Более того, отдельные компоненты могут быть конструктивно объединены, исключая при этом дублирование функций. Так, например, терминал
ТВ-Информ может работать на отдельном компьютере,
153

 

 

Метеорологические спутники

Геостационарные спутники связи

 

 

 

 

 

 

 

 

Передающий

центр ТВ-Интерфарм

152

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коммутатор

 

Терминал

 

Станция

 

 

 

Сообщений

 

системы

 

(Лиана-М)

 

Наземные

 

 

UniMAS

 

ТВ-Информ

 

СКАНЭКС

 

сети связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сервер и

 

 

 

 

 

ПАК РМК

 

 

рабочие

 

 

 

 

 

 

 

места

 

 

 

 

ГИС-Метео

 

 

Источники информации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10.7. Общая структура программно-аппаратного комплекса Российского метеорологического консорциума

154

выполняя функции простейшего АРМ метеоролога, или же быть интегрирован с АРМ ГИС Метео или с узлом связи UniMAS, решая в этом случае только интерфейсные задачи.

Если учесть, что для функционирования современных технологий гидрометобеспечения требуется получение большого объема различной информации, то становится очевидным, что в большинстве случаев техническое переоснащение гидрометцентров целесообразно начинать с совершенствования или замены используемых средств связи.

Поэтому РМК рекомендует использовать:

-коммутатор сообщений UniMAS там, где имеется возможность организации выделенных телефонных каналов хорошего качества;

-терминал системы ТВ-Информ в местах, где телефонные каналы организовать невозможно или слишком дорого;

-станцию Сканэкс или Лиана-M в качестве источника дополнительной информации с орбитальных и геостационарных метеорологических спутников

Каждая из вышеперечисленных связных подсистем имеет собственные средства интерактивной работы метеорологов с информацией, однако самые прогрессивные методы представления и обработки информации метеорологам станут доступны лишь с установкой ГИС Метео. Некоторое перекрытие возможностей (дублирование функций) отдельных подсистем интегрированного ПАК РМК является неизбежной платой за эффективность их самостоятельной работы на промежуточных этапах. Очевидно, что платить за одну и ту же функцию дважды не имеет смысла. Поэтому Заказчику, чтобы избежать ненужных затрат, имеет смысл модернизацию своего центра производить по единому проекту или даже договору на внедрение интегрированных технологий РМК.

На сегодняшний день ПАК РМК в полной или частичной комплектации установлены более, чем в 150 организациях Росгидромета и других ведомств. Существенным фактором, повлиявшим на столь значительные масштабы и успех этой деятельности, является то, что помимо учредителей РМК также охватывает еще целый ряд фирм, способствующих дальнейшему совершенствованию технологий, поставке комплектующих изделий, производству и внедрению ПАК РМК.

Научно-исследовательский центр космической гидрометеороло-

гии (НИЦ) «Планета» ведущая организация Росгидромета по эксплуатации и развитию национальных космических систем наблюдения Земли гидрометеорологического («Метеор», ГОМС), океанографического («Океан») и природно-ресурсного («Ресурс») назначения, а также по оперативному приему данных с зарубежных спутников серий NOAA, METEOSAT, CMS, GOES, SPOT и др.

155

Основная деятельность НИЦ «Планета» обеспечение Росгидромета и других российских министерств и ведомств оперативными материалами космических съемок и тематической продукцией в интересах гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства, космического мониторинга природной среды, контроля стихийных явлений и других народнохозяйственных задач; выполнение российских обязательств в области международного обмена информацией. Получение (прием) и использование информации с зарубежных спутников осуществляется в рамках международных и двусторонних соглашений, в том числе в рамках международного информационного обмена.

НИЦ «Планета» предоставляет потребителям полный комплекс услуг, включая:

-консультации потребителей, сбор заявок и планирование съемок;

-прием и регистрацию полного объема данных, в том числе высокоинформативных потоков;

-проведение обработки различных уровней сложности, в том числе тематической обработки;

-оперативное обеспечение информационной продукцией в реальном режиме времени;

-комплексное информационное обеспечение целевых программ;

-ведение архивов (оперативных, долгосрочных, включая Госфонд РФ, архивов продукции) и каталогов (в том числе в Internet), специализированных и тематических баз данных;

-разработку программно-математического обеспечения приема и обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), в том числе с использованием ГИС-технологий; разработку и реализацию прикладных проектов;

-сбор гидрометеорологических данных с наземных измерительных платформ и передачу информации через спутниковые каналы связи;

-консультации по космическим системам, прикладной обработке и использованию спутниковой информации.

Прием информации со спутников осуществляется основными при-

емными центрами Росгидромета: европейскими (НИЦ «Планета» Москва, Обнинск и Долгопрудный) и региональными ЗападноСибирским (г. Новосибирск) и Дальневосточным (г. Хабаровск). Оборудование центров приемопередающими комплексами различного назначения позволяет осуществлять прием высокоскоростных информационных потоков, например, со спутников «Океан-О» (61,44 Мбит/с), SPOT (50 Мбит/с), орбитальной космической станции (ОКС) «Мир» (128 Мбит/с), а в будущем с космических аппаратов нового поколения «Ресурс», SPOT, ERS, ENVISAT и т.д. с информационными потоками до 128 Мбит/с.

156

Глобальное и региональное покрытие обеспечивается благодаря системе оперативного сбора цифровой информации с региональных центров и ее комплексной обработки в НИЦ «Планета» в Москве. Материалы съемок территорий, находящихся вне зон прямого приема, регистрируются бортовыми запоминающими устройствами и передаются в основные центры. Глобальный обзор Земли обеспечивается в оперативном режиме синхронными данными с пяти геостационарных метеорологических спутников.

Информационная продукция НИЦ «Планета» создается квалифицированными специалистами на основании многолетнего опыта научных исследований, собственных разработок методов дистанционного зондирования земли, прикладного программно-методического обеспечения, технологий, территориальных и проблемно-ориентированных геоинформационных систем.

НИЦ «Планета» участвует в основных национальных и международных программах, связанных с использованием данных дистанционного зондирования земли: по оперативной гидрометеорологии, экологии, глобальным исследованиям климата Земли и Мирового океана, контролю стихийных бедствий и других.

Центр имеет многолетний опыт реализации прикладных проектов (в том числе международных с участием ведущих зарубежных организаций), создания территориальных и проблемно-ориентированных информационных систем с использованием спутниковых данных.

Постоянное представительство НИЦ «Планета» в международных организациях (Координационная группа по метеорологическим спутникам (CGMS), Комитет по спутникам наблюдения Земли (CEOS)) способствует регулярному обмену опытом развития технологий обработки и использования информации с зарубежными специализированными организациями.

Сотрудничая с потребителями информационной продукции и специализированными профильными институтами Росгидромета, РАН, предприятиями ракетно-космической промышленности, операторами зарубежных спутников, НИЦ «Планета» создает новые виды продукции, совершенствует ее потребительские свойства, развивает удобные современные средства оперативной доставки информации потребителям.

Основа информационной продукции цифровые данные, получаемые с российских и зарубежных оперативных спутников наблюдения Земли различного назначения:

- метеорологического: полярно-орбитальные «Метеор-2, 3», «Метеор-3М» (2001, Россия), NOAA (США); геостационарные

Спутники, планируемые к запуску.

157

«Электро» (2003), METEOSAT (Европа), GOES-E, GOES-W (США),

GMS (Япония);

-океанографического: «Океан-01» (Россия), «Океан-0» (Россия Украина);

-природно-ресурсного: «Ресурс-01» (Россия), SPOT (Франция), ERS (Европа), научный модуль «Природа» ОКС «Мир».

Перечисленные спутники служат источником информации различного пространственного разрешения (от 10 м до 5 км) и спектрального состава (видимого, инфракрасного и СВЧ диапазонов), обеспечивая наблюдения глобального, регионального и локального масштабов с разной периодичностью (от 30 мин до нескольких суток); спутниковые радиолокационные системы позволяют вести «всепогодные» наблюдения земной поверхности. Это определяет возможность оптимального выбора и совмещения различной информации, необходимой для решения конкретных задач. С основными характеристиками бортовых измерительных комплексов можно ознакомиться на сервере Internet либо в НИЦ «Планета». Оперативная информационная продукция выпускается круглосуточно (в зависимости от периодичности передачи информации со спутников) и направляется потребителю в масштабе времени, близком к реальному. Продукция производится в автоматическом и/или интерактивном режимах. Специализированная тематическая продукция выпускается в рамках научных прикладных проектов и по заявкам потребителей. Производство продукции, как правило, предваряется выполнением научных исследований и разработкой методик с привлечением дополнительной информации об исследуемых объектах и явлениях. Применяются собственные разработки и ГИС-технологии.

Основные виды продукции следующие:

карта цифровое изображение, трансформированное в стан-

дартные картографические проекции (с координатной сеткой и береговой линией). Масштаб карт от глобального до локального (1:50 000) определяется разрешением измерительной аппаратуры;

карта-схема результат тематической обработки изображения с нанесением специальных символов и/или количественных данных;

монтаж (глобальная карта, обзорная карта) объединение не-

скольких изображений с одного либо различных спутников на единой картографической основе;

тематическая карта – результат тематической обработки цифровых изображений, отображающий исследуемые объекты, их признаки, свойства, динамику.

Уровни обработки информации:

0 предварительная обработка исходной информации;

158

1 радиометрическая и геометрическая коррекция;

2 трансформация в картографическую проекцию;

3 тематическая обработка.

Создание открытой системы работы с потребителями способствует более широкому и эффективному использованию спутниковой информации и росту числа постоянных потребителей (более 80 в 2000 г.) федерального, регионального и локального уровней, в числе которых:

-оперативные и научно-исследовательские организации Росгидромета;

-институты Российской академии наук;

-службы МЧС России и подразделения Министерства обороны России;

-отраслевые и региональные институты, образовательные учрежде-

ния;

-национальные метеорологические службы и другие организации. Данные дистанционного зондирования земли и информационная

продукция используются для решения многих прикладных задач. Традиционные области использования информационной продукции:

-оперативная гидрометеорология, мониторинг изменения климата;

-мониторинг состояния окружающей природной среды (лесов, водоемов, ледяного покрова, сельскохозяйственных угодий и других природных объектов), включая оценку экологического состояния территорий;

-глобальные исследования суши;

-контроль и мониторинг стихийных природных явлений и чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (наводнений, лесных пожаров, аварий на нефтепроводах и др.);

-гелиогеофизический мониторинг состояния околоземного космического пространства (солнечной активности, состояния озонового слоя

идр.).

Информационная продукция включает в себя стандартную оперативную продукцию и специализированную тематическую продукцию.

Стандартная оперативная продукция

Наименование продукции

Тип спутника

Перио-

Уровень

дичность

обработки

 

 

Обзорные наблюдения, облачность

 

 

Изображения облачности и подстилаю-

«Метеор»,

 

 

NOAA, «Ре-

 

 

щей поверхности по заданной террито-

До 48

 

сурс», «Оке-

 

рии (цифровая информация полного или

раз в

0

ан»,

пониженного пространственного разре-

сутки

 

METEOSAT,

 

шения)

 

 

QMS, GOES

 

 

 

 

 

159

Продолжение таблицы

Наименование продукции

Тип спутника

Перио-

Уровень

дичность

обработки

 

 

Глобальное изображение земного диска

 

ИК - до 48

 

радиусом 70° от точек 0, 63, 140° в. д., 75°

 

 

 

раз в сут-

 

и 135° з. д. (диапазоны ИК, ВД, ВП; пол-

METEOSAT,

 

ки, ТВ -

1

ное (2,5 - 5,0 км) или пониженное (8-16

GMS, GOES,

1 раз в

 

км) пространственное разрешение; коор-

 

 

 

сутки

 

динатная сетка и береговая линия)

 

 

 

 

 

Карты облачности и подстилающей по-

 

 

 

верхности по заданной территории (Ин-

 

До 48 раз

 

дийский океан, Атлантический океан,

To же

2

в сутки

Тихий океан, Евразия, Антарктика, Арк-

 

 

 

 

 

тика)

 

 

 

Глобальная карта облачности и подсти-

 

 

 

лающей поверхности: тропический пояс,

To же

1 раз

2

Северное и Южное полушария (ИК, ВД,

в сутки

 

 

ВП; до 5 км)

 

 

 

Глобальная карта относительных значе-

 

1 раз

 

ний балльности облачности (осреднение

To же

в декаду,

2

по 5-градусным ячейкам)

 

месяц

 

Глобальная карта относительных значе-

METEOSAT,

1 раз

 

ний повторяемости облачного покрова (%,

в декаду,

2

GMS, GOES

осреднение по 5-градусным ячейкам)

месяц

 

 

 

Изображения России, Европы или любой

 

 

 

территории Земли по выбору (ИК, ВД,

To же

8 раз

1

ВП; до 5 км; координатная сетка и берего-

в сутки

 

 

вая линия)

 

 

 

Обзорная карта облачности и подстилаю-

 

 

 

щей поверхности Евразии (цифровой

NOAA

1 раз

2

монтаж; картографическая проекция; ИК;

в сутки

 

 

4 км)

 

 

 

Карта облачности и подстилающей по-

 

 

 

верхности Московского региона или

 

 

 

любой произвольной территории Европы

To же

1 раз

2

и европейской части России (цифровой

в сутки

 

 

монтаж; картографическая проекция; ИК;

 

 

 

ВД; 1 км)

 

 

 

 

«Метеор»,

 

 

Данные о количестве облачности по зем-

NOAA,

1 раз

3

ному шару в узлах регулярной сетки

METEOSAT.

в сутки

 

 

GMS, GOES

 

 

Данные о количестве облачности и зонах

 

1 раз

 

осадков для Центрального региона евро-

NOAA

3

в сутки

пейской части России в теплый период

 

 

 

 

 

160

Продолжение таблицы

Наименование продукции

Тип спутника

Перио-

Уровень

дичность

обработки

 

 

Тематические карты нефанализа и прогно-

«Метеор»,

 

 

за эволюции облачных образований (коли-

2 раза

 

METEOSAT,

3

чественные характеристики облачного

в сутки

GMS

 

покрова на картографической основе)

 

 

 

 

 

Ледяной покров

 

 

Карты-схемы ледовой обстановки по ак-

«Метеор»,

Еже-

 

NOAA, «Океан»,

3

ваториям морей

дневно

METEOSAT

 

 

 

 

Обзорная радиолокационная карта ледо-

 

 

 

вой обстановки на трассе Северного мор-

 

1 раз

 

ского пути (монтаж цифровых радиоло-

«Океан»

в 2 неде-

2

кационных изображений в картографиче-

 

ли

 

ской проекции)

 

 

 

Радиолокационная карта ледовой обста-

 

 

 

новки в Антарктике (монтаж цифровых

To же

По заявке

2

радиолокационных изображений в карто-

 

 

 

графической проекции по заданной трассе)

 

 

 

Радиолокационная тематическая карта

 

 

 

ледовой обстановки по акваториям морей

To же

Еже-

3

(цифровая тематическая карта с характе-

дневно

 

 

ристиками ледяного покрова)

 

 

 

Открытая водная поверхность

 

 

Карты температуры водной поверхности

METEOSAT,

Ежеднев-

 

(по заданным акваториям океанов и мо-

3

NOAA

но

рей)

 

 

 

 

Глобальные карты температуры поверх-

METEOSAT,

2 раза

3

ности Мирового океана

GMS, GOES

в декаду

 

Наводнения

 

 

Карты разливов рек и водоемов (в период

«Метеор»,

1-2 раза

 

«Океан», «Ре-

2

половодий и паводков)

в сутки

сурс», NOAA

 

 

 

 

 

«Ресурс»,

1 раз

 

Тематические карты районов наводнений

«Океан»,

3

в сутки

 

NOAA, SPOT

 

 

 

 

Стихийные гидрометеорологические явления

 

Карты скорости приводного ветра с дан-

 

 

 

ными о границах зон шквалов и опасного

«Океан»

1 раз

3

усиления ветра над открытой водной по-

в сутки

 

 

верхностью по акваториям морей

 

 

 

Местоположение тропических вихрей

«Метеор»,

2 раза

 

METEOSAT,

2

(географические координаты)

в сутки

GMS, GOES

 

 

 

 

161

Окончание таблицы

 

 

Перио-

Уровень

Наименование продукции

Тип спутника

обработ-

дичность

 

 

 

ки

Снежный покров

 

 

Карты-схемы границ распространения

«Метеор»,

2 раза

 

снежного покрова в европейской части

2

NOAA

в сутки

России

 

 

 

 

Температурно-влажностное зондирование атмосферы

 

Количественные данные о вертикальных

 

До 4 раз

 

профилях температуры и влажности ат-

NOAA

3

в сутки

мосферы в европейской части России

 

 

 

 

 

Лесные пожары

 

 

Карты районов лесных пожаров (очаги

«Метеор»,

1 раз в

 

NOAA, «Ре-

2

пожаров, гари)

сутки

сурс»

 

 

 

 

Прочая продукция

 

 

Тематические карты состояния расти-

NOAA

2 раза

3

тельного покрова (индекс вегетации)

в декаду

 

 

Гелиогеофизическая информация

 

То же

0

Примечание. Спектральные диапазоны: ИК инфракрасный, ВД видимый, ВП полоса поглощения водяного пара.

Космическая система сбора и передачи данных (ССПД) предназначена для передачи буквенно-цифровой информации с автоматических и обслуживаемых сети платформ Росгидромета в центр сбора и обработки данных (г. Москва) в реальном масштабе времени. ССПД разработана Научно-исследовательским центром космической гидрометеорологии «Планета» (НИЦ «Планета») Росгидромета.

Наряду со сбором в синоптические сроки (каждые три часа) система за счет имеющихся ресурсов пропускной способности может обслуживать и коммерческих абонентов аналогичного назначения.

ССПД состоит из космического и наземного сегментов, состав и конфигурация которых приведены на рис. 10.8. Она обслуживает абонентов в глобальной зоне освещения геостационарных комплектов автоматизации (КА): европейского «Meteosat» в точке стояния 0° и перспективного отечественного КА ГОМС-М («Электро» № 2) в точке стояния 76°в.д. Приполярные районы, не попадающие в зону освещения геостационарных КА, будут обслуживаться полярно-орбитальными КА типа Метеор-3М, обеспечивающими прямую ретрансляцию сигналов абонентов этих регионов через геостационарный КА «Электро» в центр сбора данных. Задачей системы является сбор информации от различных платформ сбора данных.

162

Затем эти сообщения по модемной связи через выделенный ТЛФ канал передаются из центра приема в центр коммутации сообщений (ЦКС) Главного радиометеорологического центра (ГРМЦ) Росгидромета для архивации или передачи сообщений потребителям через автоматизированную систему передачи данных (АСПД). Система построена по принципу многостанционного доступа, позволяющего принимать информацию одновременно от многих ПСД.

 

 

 

 

Антенна GPS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Передатчик

 

 

 

 

120 х 200 х 70 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угломестный

 

 

 

 

 

механизм 5-45

600 х 600 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Узел крепления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к трубе диаметром

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60-90 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кабель управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аппаратная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до 15 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Антенна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЧ кабель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

передатчика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-1,5 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кабель питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до 15 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Блок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

питания

 

Крыша здания или земля

Рис. 10.8. Эскиз установки радиопередающего терминала «ТерминалГМ»

Основные технические характеристики ССПД следующие:

-зона охвата при угле места 5° от 75°с.ш. до 75°ю.ш., от западных границ России до 145°в.д.;

-в системе обеспечивается многостанционный доступ с частотновременным разделением каналов;

163

-количество каналов с частотным разделением 300, количество абонентов системы до 5000;

-вероятность ошибочного приема символа не ниже 10-5;

-каналы передачи системы «прозрачны» при передаче информации от ПСД до потребителя;

-максимальное время задержки сообщений при сборе и доставке не более 1,5-2 мин.

Примечание. Данные приводятся для отечественного КА «Электро» с точкой стояния 76°в.д. На первом этапе работа системы планируется через КА «Meteosat» с точкой стояния 0°з.д. или 62°в.д.

Спутниковый радиотерминал включает радиопередатчик с антенной и приемником GPS (изделие «Терминал ГМ»), устройство ввода данных (ПК) с программным обеспечением, источник электропитания, комплект кабелей длиной до 15 м между изделием «Терминал ГМ», источником электропитания и ПК, а также инструкцию оператора (рис. 10.5).

Метеорологический комплекс МК-15 измеряет мгновенные зна-

чения трех компонентов скорости ветра и температуру, вычисляет сред-

ние значения скорости и направления

 

ветра, температуры и турбулентные

 

характеристики. Не имеет подвиж-

 

ных частей. Обеспечивает высокую

 

надежность и точность

измерений

 

даже в сложных метеорологических

 

условиях (рис. 10.9). Имеет цифро-

 

вой выход (RS 232) на персональный

 

компьютер.

 

 

Диапазон измерений

комплекса

Рис. 10.9. Метеорологический

следующий:

 

 

комплекс МК-15

-

горизонтальная скорость ветра

 

0,2-50 м/с;

 

 

- вертикальная скорость ветра 5-5 м/с;

 

-

направление ветра 0-360°;

 

-

температура -50 ...+50 С°;

 

- атмосферное давление 800-1100 ГПа;

 

-

относительная влажность 0-100%.

 

Погрешность измерений компонентов скорости ветра составляет

±(0,2 + 0,02 V) м/с, направления ветра ±5 % (V > 0,5 м/с), температуры

± 0,4 °С. Полоса пропускания 0 – 12,5 Гц.

164

Рис. 10.10. Блок управления внешними устройствами метеокомплекса GroWeather

Метеорологический комплекс работает от источника питания 220 в (± 20 %), 50 Гц. Потребляемая мощность МК-15 в стандартном режиме 3,5 Вт, в режиме с обогревом 12 Вт. Длина кабеля до 300 м.

GroWeather современный метеорологический комплекс, который с успехом применяется в различных отраслях сельского хозяйства (рис. 10.10, 10.11). Большой ассортимент дополнительных принадлежностей делает эту метеостанцию универсальной, а использование блока управления внешними устройствами позволяет применять этот комплекс для автоматизации различных объектов агропромышленного сектора.

Комплекс измеряет показатели градусдней вегетации, испаряемости, поверхностную влажность растительности, температуры почвы или воды,

температуру и относительную влажность воздуха, отображает температуру точки росы. Кроме того, GroWeather осуществляет измерение скорости и направления ветра, суточного и суммарного количества осадков, атмосферного давления, отображая характер его изменения, фиксирует интенсивность солнечного излучения и плотность потока солнечной энергии, "мнимую" температуру и "прохладу"

ветра, производит сбор, анализ и графическое отображение информации с помощью персонального компьютера, включение и выключение внешних устройств при обнаружении критических погодных условий с указанием даты и времени.

Метеотерминал на основе персо-

нального компьютера (МТ-6-3К)

Рис. 10.11. Метеорологический

предназначен для измерения метеоро-

комплекс GroWeather

логических или гидрологических параметров окружающей среды и индикации данных на мониторе ПК

(рис. 10.12).

Он включает комплект датчиков (датчики температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, скорости и направления ветра); преоб-

165

Рис 10.13. Основной блок метеорологического комплекса
ZENO-3200

разователи выходных параметров датчиков; персональный компьютер, сетевые адаптеры, устройство безаварийного питания; программное обеспечение.

МТ работает в автоматическом режиме без участия оператора. Расчет параметров и смена информации на мониторе производится с периодичностью 10 секунд.

 

Программное

обеспечение комплекса

 

дает возможность

комплектовать систему

 

измерения параметров окружающей среды с

 

любым набором датчиков, находящихся на

 

расстоянии до 1000 м от ПК. Передача ин-

 

формации и обеспечение электропитанием

 

датчиков осуществляется по 4-проводному

 

кабелю. Комплекс обеспечивает автомати-

 

ческую передачу данных по телефонному

 

каналу связи как в автоматическом режиме,

 

так и по вызову потребителя. Возможен

 

ручной ввод дополнительной информации в

 

информационное телефонное сообщение.

 

Компьютер работает в резидентном ре-

Рис. 10.12. Метеотерминал

жиме. Обеспечивается автоматический са-

мозапуск станции

МТ-6-3К после восста-

МТ-6-3К

новления электропитания. Вся измеренная информация сохраняется в памяти компьютера. Электропитание комплекса осуществляется от сети 220 В 50 ГЦ.

ZENO-3200 самый совершенный метеорологический комплекс из всех представленных сегодня на мировом рынке метеорологического оборудования

(рис.10.13 и 10.14).

Он предназначен исключительно для профессионального применения и внесен в Государственный реестр средств измерений. Технические возможности этого комплекса практически безграничны и

зависят от используемых датчиков. Комплекс допускает постепенное наращивание возможностей за счет подключения дополнительных датчиков и установки плат расширения

Комплекс можно укомплектовать датчиками скорости и направления ветра, температуры и влажности воздуха, поверхностной влажности растительности, влажности почвы, количества осадков, видимости,

166

Рис. 10.14. Метеорологический комплекс ZENO-3200

толщины снежного покрова, солнечного излучения, высоты облачности, давления для измерения уровня воды, температуры воды, барометром.

Датчики выпускаются в различных модификациях для разных диапазонов измерения.

Метеокомплекс С-5 SAM (рис. 10.15) представляет собой высокоэффективную и надежную систему, специально предназначенную для промышленного применения, где главными условиями являются простота монтажа системы,

надежная работа в условиях сурового климата, прочность конструкции, удобство эксплуатации и минимальность необходимого обслуживания.

Особая конструкция блока дат-

 

чиков и электроники метеостанции

 

делают ее устойчивой к электро-

 

магнитным наводкам и статическо-

 

му электричеству. Благодаря проч-

 

ной, герметичной и коррозионно-

 

стойкой конструкции, метеоком-

 

плекс гарантирует получение до-

 

стоверных результатов измерений в

 

условиях любого климата.

Рис. 10.15. Метеокомплекс C-5 SAM

Метеокомплекс состоит из из-

 

мерительного блока и блока датчиков, который устанавливается на мачте, треноге или на транспортном средстве. Измерительный блок соединяется с блоком датчиков одним единственным кабелем, снабжен цифровым индикатором измеряемых значений и помещен в ударопрочный, герметичный защитный кожух. Комплекс напрямую подключается к персональному компьютеру, что позволяет собирать, анализировать, сохранять и передавать данные другим пользователям.

Метеокомплекс С-5 SAM внесен в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации.

167

Параметр

Диапазон

Точность (+/-)

Температура воздуха

-40°...+60° С

0,15° С

Относительная влажность

0...100%

3%

Атмосферное давление

600...1200гПа

1 гПа

Скорость ветра

0... 60 м/с

0,3 м/с

Направление ветра

0°...360°

Комплекс С–5 SAM выпускается в трех модификациях:

Модифи-

Ско-

Направле-

Темпера-

Относительная

Атмосфер-

рость

кация

ние ветра

тура ветра

влажность воздуха

ное давление

ветра

 

 

 

 

 

S1019

 

 

 

 

 

S1019R

 

 

 

 

 

S1019RB

 

 

 

 

 

Стандартный комплект метеостанции включает:

-высокопрочный блок датчиков,

-измерительно-индикаторный блок,

-источник питания 220VAC/12VDC,

-кабель длиной 1,8 м для подключения к компьютеру,

-кабель длиной 4,5 м для соединения блока датчиков с измерительным блоком (максимально возможная длина 90 м),

-компас для самостоятельного ориентирования блока датчиков.

Многофункциональная метеорологическая станция Vantage Pro

(рис.10.16) предназначена как для профессионального, так и для бытового применения и имеет функцию прогноза погоды, которая учитывает координаты места расположения станции, время года, текущее значение атмосферного давления и его изменение, скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха, количество осадков. Эти параметры измеряются датчиками, которыми укомплектована метеостанция. Датчики метеостанции собраны в единый блок, что делает установку Vantage Pro очень простой.

Станция имеет большой (150 х 90 мм) экран, на котором отображаются графики изменения метеопараметров (24 точки, различные интервалы), компьютерный интерфейс с объемом памяти 2560 записей всех метеопараметров с указанием даты и времени. Уникальный алгоритм прогноза погоды учитывает не только атмосферное давление, но и температуру, влажность, скорость и направление ветра, количество осадков, координаты места расположения метеокомплекса, время года. Интервал опроса датчиков от 2,5 секунд.

168

Рис. 10.16. Метеорологическая станция Vantage Pro

Многофункциональный дисплей метеостанции отображает атмосферное давление, уличную и комнатную температуру воздуха, уличную и комнатную относительную влажность воздуха, скорость и направление ветра, температуру точки росы, количество и интенсивность осадков, дату и время, прогноз погоды, фазу луны, время восхода и захода солнца, «мнимую» температуру и «прохладу» ветра, интенсивность солнечного излучения, показатель испаряемости, а при наличии дополнительного датчика ультрафиолетового излучения дозу и индекс ультрафиолетового излучения.

Анемометр может быть смонтирован вместе со всеми датчиками либо отдельно, с помощью дополнительного кабеля. Автоматический сборник осадков позволяет измерять количество выпавших осадков с

точностью 0,25 мм. Датчики температуры и влажности воздуха расположены внутри специального защитного кожуха.

Параметр

Диапазон

Точность (+/-)

Атмосферное давление

880...1080 гПа

1,7 гПа

660...810 мм рт.ст.

1,3 мм рт.ст.

 

Уличная температура

-40 ...+60 С

0,5 С

Комнатная температура

0 ...+60 С

0,5 С

Направление ветра

0 ...360 С

7

Скорость ветра

1,5...79 м/с

5%

Относительная влажность

0...100%

5%

Для организации агрометеорологических наблюдений и комплектов передвижной лаборатории, а также для специализированного адресного агрометеорологического обслуживания используются следующие современные приборные средства:

1)система агрометеорологического мониторинга и фитосанитарного прогнозирования на базе ПК (комплекс Элагр-2);

2)автономный агрометеорологический измерительно-прогнози- рующий комплекс Элагр-1;

3)портативный фотоэлектрический влагомер почв;

4)наземный биометрический фотометр Фон.

169

Система агрометеорологического мониторинга и фитосанитарного прогнозирования на базе ПК (комплекс Элагр-2) предназначена для мониторинга окружающей среды по основным агрометеорологическим параметрам, построения оперативных прогнозов наступления заморозков и определения фаз развития сельскохозяйственных вредителей и болезней с целью наиболее эффективного применения химических и биологических средств защиты растений.

Комплекс (рис. 10.17) регистрирует температуру воздуха и почвы, относительную влажность воздуха, продолжительность росы, количество жидких осадков. Периодичность измерений – 1 час. Результаты измерений заносятся в базы данных. Комплекс формирует четыре базы данных:

ежечасных, суточных, декадных, месячных изменений.

Диапазоны и погрешности измерений следующие:

- температура воздуха и почвы – от - 4 до 50 С, погрешность 0,3 С;

- относительная влаж- Рис 10.17. Общий вид комплекса Элагр-2

ность воздуха – от 10 до 100%, погрешность 5%;

-продолжительность росы от 0 до 24 ч, погрешность 6 мин.;

-сумма осадков от 0 до 150 мм, погрешность 1 мм. Потребляемая мощность выносным блоком комплекса Элагр-2 не

более 1,0 Вт.

Автономный агрометеорологический измерительно-прогнози-

рующий комплекс Элагр-1 обеспечивает микроклиматические исследования, прогнозирование развития вредителей и болезней сельскохозяйственных растений и сроков проведения защитных мероприятий в условиях отсутствия сетевого питания, а также на стационарных наблюдательных площадках (рис. 10.18). Комплекс регистрирует параметры, указанные для Элагра-2 и формирует две базы данных: ежечасных и суточных измерений.

Периодичность измерений один час и по запросу оператора.

170

Рис 10.18. Внешний вид комплекса Элагр-1

Диапазоны и погрешности измерений соответствуют указанным значениям для Элагра-2. Напряжение питания 9 В от автономного блока или сетевого адаптера. Комплекс прогнозирует развитие девяти видов вредителей и заболеваний плодовых, винограда и картофеля и рекомендует оптимальные сроки проведения химических обработок, прогнозирует срок наступления и интенсивность заморозка.

Габариты электронного блока комплекса 300 х 10 х 100 мм, масса с автономным блоком питания 3 кг.

Портативный фотоэлектрический влагомер почв предназначен для измерения влаги в пахотном слое почвы, в полутораметровом слое почвы с использованием бура (рис. 10.19), а также в других пластичных и сыпучих средах. Он используется наблюдателями сети гидрометслужбы и агрономами хозяйств.

Влагомер состоит из пульта управления, фотодатчика, упа- ко-вочного ящика, металлического стаканчика, аттестованного стекла.

Основные технические характеристики прибора следующие: диапазон измерения влажности почвы от 0 до полной поле-

вой влагоемкости, погрешность

Рис.10.19. Оптический влагомер почв

 

измерения ±2%; рабочие условия эксплуатации от 2 до 50 С; габаритные размеры пульта управления 230 x 150 x 100 мм; габаритные размеры фотодатчика h=140, R=80 мм; масса 2 кг.

Принцип работы влагомера основан на измерении отражательной способности почв в полосах пропускания воды 1,75 мкм и поглощения воды 1,95 мкм.

171

Отличительными особенностями влагомера являются измерение влажности почв в любое время суток независимо от условий освещения; контроль работоспособности и точности измерений в полевых условиях; простота, надежность в эксплуатации, долговременная стабильность параметров. Градуировка влагомера может проводиться как в полевых, так и лабораторных условиях.

Автоматическая метеорологическая станция наземная МА-6-3

предназначена для измерения метеорологических параметров атмосферы, обработки и передачи данных по телефонному и космическому каналам связи в автоматическом и полуавтоматическом режимах (рис.10.20) и может использоваться как необслуживаемая метеостанция со спутниковым или телефонным каналами связи для оповещения об опасных явлениях техногенного или природного проис-

хождения.

Отличительные особенности МА-6-3 следующие:

-возможность комплектовать станцию

вдвух конфигурациях: обслуживаемой и необслуживаемой;

-автоматическое управление работой станции МА-6-3, обработка данных и формирование сообщения обеспечивается на основе встроенного микропроцессора;

-автоматическая передача данных по телефонному или космическому каналам связи;

-простота обслуживания (функции

Рис 10.20 Метеостанция МА-6-3

оператора заключаются в проверке теле-

 

граммы сообщения на экране монитора и при необходимости ручном вводе дополнительной информации);

-формат сообщения выполнен в стандартном метеорологическом коде КН-01;

-возможность использования телефона по прямому назначению;

-резидентный режим работы компьютера, что дает возможность использования его по прямому назначению;

-использование спутников связи Метеосат, Ямал;

-возможность комплектования станции МА-6-3 дополнительными отечественными и зарубежными датчиками со стандартным выходом без аппаратной доработки за счет корректировки программного обеспечения.

172

Рис.10.21. Метеостанция 7440
WEATHER MONITOR

Автоматическая метеостанция

7440 WEATHER MONITOR (рис.

10.21) предназначена для измерения скорости и направления ветра, Wind Chill (показатель биологической потери тепла ветром), температуры и относительной влажности воздуха на улице и в помещении, точки росы, атмосферного давления, количества осадков.

Станция включает блок регистрации с жидкокристаллическим дисплеем, включающий в себя

встроенные датчики температуры и атмосферного давления и набор внешних метеодатчиков с кронштейнами для монтажа; оборудование для связи с персональным компьютером; специальное программное обеспечение для сбора, хранения и статистической обработки измерительной информации.

Станция может работать либо в автономном режиме, либо в составе системы, при этом передача данных от станции в компьютер может осуществляться как по обычным телефонным линиям, так и по радиоканалу, а при небольшом расстоянии по интерфейсу RS 232. Программное обеспечение позволяет с помощью одного компьютера собирать и обрабатывать данные от 99 станций.

Электропитание станции может осуществляться от бортовой сети 12 В. Встроенная батарея обеспечивает автономную работу станции до 48 часов.

Блок регистрации позволяет проводить калибровку датчиков и вводить поправочные коэффициенты, в том числе дистанционно.

Датчики могут иметь специальное исполнение:

для работы в условиях сильного электромагнитного излучения; для автономной энергонезависимой работы с использованием ком-

плекта солнечных батарей и передачей данных по радиоканалу. Различные модификации метеостанции позволяют дополнительно

контролировать плотность потока интегральной суммарной солнечной радиации, плотность потока суммарной солнечной радиации в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, увлажнение поверхности, температуру и влажность почвы.

Автоматическая метеостанция применяется в области экологии, гидрометеорологии, при климатических испытаниях эксплуатации высотных установок, на потенциально опасных химических объектах, в

173

сфере медицины, детских учреждениях, зонах отдыха, сельском хозяйстве, на водном транспорте, в авиации и т.д.

В 1967 году для выполнения задач комплексной автоматизации гидрометеорологической службы СССР было создано Центральное кон-

структорское бюро гидрометеорологического приборостроения Фе-

деральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ЦКБ ГМП Росгидромета). Сегодня ЦКБ ГМП является наиболее крупной государственной специализированной организацией, обеспечивающей проведение полного цикла опытно-конструкторских работ (от исследования до мелкосерийного производства) по основным направлениям деятельности Росгидромета.

Основное назначение ЦКБ ГМП создание новых и модернизация существующих приборов, комплексов и систем для метеорологических, гидрологических, океанографических, гелиогеофизических наблюдений и для мониторинга загрязнения окружающей среды.

ЦКБ ГМП является головной организацией Росгидромета по метрологическому обеспечению гидрометеорологических и гелиогеофизических измерений, по проблемам автоматизации и технического развития системы предупреждения о цунами, стандартизации, изобретательства и рационализации, учета, хранения и пополнения ведомственного фонда технической и нормативной документации.

Опытное производство ЦКБ ГМП обеспечивает изготовление, сервисное обслуживание и ремонт приборов, комплексов и систем для оснащения и функционирования сетевых подразделений Росгидромета.

За более чем 30-летний период своего становления и развития ЦКБ ГМП освоило разработку и изготовление как небольших и узкоспециализированных приборов, так и сложных приборных комплексов и автоматизированных информационно-измерительных систем, таких, например, как полуавтоматические метеорологические станции М-106 и М-106М, размещенные на всей территории Белоруссии при проведении "Белорусского эксперимента" по комплексной автоматизации, метеокомплекс на Останкинской телевизионной башне, система наблюдений и предупреждения о цунами на Дальнем Востоке России, измерительные комплексы типа "Гидрозонд" для научно-исследовательских судов, автоматизированные системы наблюдения и контроля окружающей среды АНКОС-А, АНКОС-В и др.

Опытно-конструкторские работы, осуществляемые ЦКБ ГМП, базируются на использовании современной элементной базы и информационных технологий, последних достижений вычислительной техники - микропроцессоров, персональных компьютеров и т.п.

174

Разработанная и изготовленная в ЦКБ ГМП аппаратура используется научно-исследовательскими учреждениями и сетевыми подразделениями Росгидромета в различных географических районах и природноклиматических зонах: в Арктике и Антарктике, в средних и тропических широтах, на суше и на море.

Контрольные вопросы

1.Чем вызвана необходимость комплексной автоматизации Гидрометеорологической службы?

2.Какова роль метеорологических спутников в системе комплексной автоматизации Гидрометслужбы?

3.Опишите современную службу погоды. Какие функции выполняют глобальная система наблюдений, глобальная система передачи данных и глобальная система обработки данных?

4.В чем заключается синоптический анализ? Как используется спутниковая информация в синоптическом анализе?

5.Какими датчиками комплектуется станция МА-6-3?

6.Каковы основные современные методы исследования атмосферы?

7.Каким прибором измеряется влажность в сыпучих средах?

8.Назовите прибор, который измеряет мгновенное значение трех компонентов скорости ветра и температуры.

9.Какую информационную продукцию включает НИЦ «Планета»?

175