Адаптируемый комплекс мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы

 

Полезная модель относится к области контрольных устройств (систем) в гидрометеорологии и может быть использована для создания системы мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы. Заявлена система включающий центр мониторинга, снабженный средством построения карт полей параметров, снабжен подсистемой создания информационной продукции и подсистемой технологического сопровождения, соединенных своими входами и выходами со средствами построения карт параметров и соединенный своими входами и выходами с программно - вычислительными средствами прогноза сценариев состояния гидросферы и атмосферы, с подсистемой сбора и распространения данных, снабженной автоматизированными рабочими местами, расположенными на удаленных объектах потребителей, а также средствами гидрометеорологического обеспечения, комплексом дистанционного мониторинга водной поверхности, включающим комплекс обработки данных дистанционного зондирования. Подсистема создания информационной продукции дополнительно состоит из автоматизированных рабочих места специалистов - экспертов, а АРМ, расположенные на удаленных объектах содержат средства отображения гидрометеорологической информации.

Полезная модель относится к области контрольных устройств (систем) в гидрометеорологии и может быть использована для создания системы мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы.

Известна система для комплексного мониторинга природных сред (1Заявка на изобретение от 20.01.2001 г. №99104970 "Способ ведения комплексного мониторинга природных сред и система для его осуществления") содержащая летательные аппараты, оснащенные аппаратурой для сбора информации о состоянии природной среды дистанционными методами и аппаратурой радиосвязи для передачи и приема информации, и стационарный центр обработки данных, мобильные наземные пункты контроля, оснащенные средствами пробоотбора, средствами экспресс контроля параметров природных сред, средствами дистанционных наблюдений и средствами связи, автоматические посты контроля параметров водных сред, автоматические береговые посты экспресс-анализа природных вод, а в качестве летательного аппарата использован вертолет, дополнительно оснащенный средствами для измерения параметров природной среды контактными методами.

Получаемая информация по известной системе мониторинга отражает фактическое состояние природной среды и может быть использована лишь для констатации существующего положения, но не позволяет осуществить прогноз данных о возможном состоянии природной среды, в том числе водной поверхности.

Известна также автоматизированная система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона (2Патент РФ №2210095 "Автоматизированная система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона"), включающая стационарные контрольные посты с детекторами для измерения параметров и характеристик окружающей среды, центральный контрольный пульт, блоки управления и приемопередатчики прямой и обратной связи контрольных постов с центральным контрольным пультом, мобильные контрольные посты с детекторами, блоками управления и приемопередатчиками прямой и обратной связи их с центральным контрольным пультом, каждый из которых включает блок определения местоположения, а каждый из стационарных и мобильных контрольных постов дополнительно содержит блок предварительной обработки информации, в который передаются данные измерений параметров и характеристик окружающей среды с датчиков контрольных стационарных и мобильных постов, а с блока предварительной обработки информация поступает в блок управления соответствующего контрольного поста, затем на блок шифрования от несанкционированного доступа и далее в блок помехоустойчивого кодирования, информация с которого поступает на центральный контрольный пульт.

Указанное устройство также не позволяет получать прогнозные данные о возможном состоянии природной среды и водной поверхности и сравнивать их с наблюдаемыми параметрами.

Известна система мониторинга загрязнения атмосферного воздуха (3Патент РФ №2248595 "Способ мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и система для его реализации"), взятая за прототип, включающая центр мониторинга с программно - вычислительными средствами прогноза сценариев динамики вод и атмосферы, со средствами построения карт полей загрязнения атмосферы, соединенный своим входом и выходом с постами контроля чистоты атмосферного воздуха и средствами гидрометеорологического обеспечения, снабженная программно-вычислительными средствами прогноза сценариев динамики вод и атмосферы, соединенными своим выходом со средствами построения карт полей загрязнения атмосферы, комплексом дистанционного мониторинга водной

поверхности со средствами распознания сорбционных слоев и комплексом лабораторных исследований сорбционных слоев, соединенных своим входом и выходом с центром мониторинга.

Указанная система обеспечивает получение, картирование, прогнозирование и распространение карт измеряемых метеопараметров и поверхностных трассеров (скорость и направление ветра, давление, температура и влажность воздуха, распределение и перемещение воздушных примесей и примесей на поверхности открытой воды). Вместе с тем указанное устройство не позволяют получать распределение и прогностические оценки динамических и статических характеристик водной поверхности, получить которые можно по косвенным или расчетным данным, включая распределение ледяного покрова.

Целью создания настоящей полезной модели является получение фактической информации и значений прогнозируемых характеристик (в том числе и не измеряемых непосредственно при наблюдениях) атмосферы и водной поверхности покрова (информационной продукции) и доведение их до конечного потребителя.

Поставленная цель обеспечивается следующими отличительными признаками в совокупности с известными из прототипа. Для реализации предлагаемого комплекса известная система, включающая центр мониторинга со средствами построения карт распределения параметров атмосферы и океана, соединенный своим входом и выходом с подсистемой сбора данных (взамен постов контроля чистоты атмосферного воздуха и средствами гидрометеорологического обеспечения), снабженная программно-вычислительными средствами прогноза сценариев динамики вод и атмосферы, соединенными своим выходом со средствами построения карт полей параметров (взамен карт загрязнения атмосферы) метеорологических элементов и водной поверхности, комплексом дистанционного мониторинга водной поверхности и комплексом обработки данных дистанционного зондирования (взамен средств ТВ распознавания сорбционных слоев), соединенных своим входом и выходом с центром

мониторинга, снабжена, соединенным своим входом и выходом с подсистемой создания информационной продукции (взамен комплекса лабораторных исследований сорбционных слоев), включающей Автоматизированные рабочие места (АРМ) экспертов а также АРМ на удаленных объектах - объектах потребителей информации.

Состав комплекса приведен на фиг.1

Комплекс включает в себя центр мониторинга 1 с подсистемой технологического сопровождения 2 соединенной своим выходом с входом средств построения карт полей параметров 3, соединенными своим выходом с входом подсистемы создания информационной продукции. Центр мониторинга снабжен четырьмя входами и четырьмя выходами, с помощью которых соединен с выходами и входами программно-вычислительных средств прогноза сценариев динамики гидросферы и атмосферы 5, с выходом и входом средств гидрометеорологического обеспечения 6, с выходом и входом подсистемы сбора и распространения данных, с выходом и входом комплекса дистанционного мониторинга водной поверхности 8 с комплексом обработки данных дистанционного зондирования 9.

Программно-вычислительные средства прогноза сценариев состояния гидросферы и атмосферы 5 могут быть построены по известным принципам построения программно-вычислительных систем и включают в себя вычислительные средства и программное обеспечение (не показаны). В качестве вычислительных средств центра мониторинга могут быть использованы известные вычислительные машины, изготовленные с использованием процессора типа Pentium. Программное обеспечение включает в себя известное базовое программное обеспечение, обеспечивающее функционирование компьютера: типа Windows, Photoshop, Internet Explorer, Microsoft Outlook и т.п., и специальное программное обеспечение ГИС ArcInfo и прогноза сценариев динамики гидросферы и атмосферы. В качестве специального программного

обеспечения могут быть использованы известные компьютерные модели, такие как, например ГИС МЕТЕО ( 4http://mapmak.mecom.ru/MMDOC/

Геоинформационная система "Метео" и состояние ее использования в метеослужбах России и стран ближнего зарубежья. "Метеорология и гидрология" №11, 2001 год), IceReViewer (5Щербаков Ю.А., Бушуев А.В., Буланов С.Н. IceReViewer Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Роспатента №2005612977 от 16.11.2005 г.), АРМ "Метеонавигатор" ( 6Гришин Е.А., Черняк А.В. АРМ "Метеонавигатор" Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Роспатента №2006610200 от 10.01.2006 г.),.

Учитывая, что специализированное программное обеспечение использует значительное количество данных, эмпирических соотношений и коэффициентов, значения которых определяются спецификой исследуемых районов, в предлагаемой системе, как и в прототипе предусмотрен комплекс дистанционного мониторинга водной поверхности 9. Данный комплекс может включать в себя средства космического наблюдения (не показаны), средства авиационной разведки (не показаны) и судовые средства локации водной поверхности (не показаны). Для получения характеристик поверхности вод в системе предусмотрен комплекс обработки данных дистанционного зондирования 10, в качестве которых также может быть использована ГИС МЕТЕО или иная Геоинформационная гидрометеорологическая система.

Комплекс работает следующим образом.

С помощью подсистемы технологического сопровождения 2 осуществляется оценка достоверности прогнозов, анализ требований пользователей, развитие технологий спутникового мониторинга подстилающей поверхности, развитие технологий прогнозирований метеорологических, гидрологических и ледовых условий в замерзающих морях и устьевых областях, развитие технологий составления навигационных рекомендаций, развитие системы оценок качества и достоверности прогностической продукции. Результаты оценок и анализа по своему выходу передаются на вход средств построения карт полей параметров 3, в подсистему создания информационной продукции 4 на автоматизированные рабочие места экспертов (например, АРМ «Синоптика» для составления диагностической и прогностической метеорологической информации, АРМ «Ледового эксперта» для подготовка аннотированных снимков ИСЗ, составление обзорных и детализированных ледовых карт, АРМ

«Океанолога» для составления океанологической диагностической и прогностической информации, АРМ «Ледового прогнозиста» для составление ледовой диагностической и прогностической информации, АРМ «Навигационных рекомендаций» для составление навигационных рекомендаций - сроков осуществления безледокольного плавания и выбор оптимального варианта плавания) в соответствии с определенным видом выходной продукции для разных пользователей. Одновременно с этим результаты оценок и анализа по своему выходу передаются на вход в программно-вычислительные средства прогноза сценариев динамики гидросферы и атмосферы 5 для задания входных параметров расчета и прогноза, в средства гидрометеорологического обеспечения 6 для выбора определенного перечня метеоэлементов, в подсистему сбора и распространения данных 7 для сбора необходимой для построения карт параметров и прогнозов информации и доведения информационной продукции до потребителей, в подсистему обработки данных дистанционного зондирования 10.

С помощью программно-вычислительных средств 5 производится расчет сценариев прогноза динамики гидросферы и атмосферы и результаты расчета по своему выходу передаются на вход комплекса дистанционного мониторинга 9. Параллельно, например, с помощью средств космического наблюдения (не показаны), комплексом обработки данных дистанционного зондирования 10 осуществляют контроль за образованием и перемещением неоднородностей на водной поверхности, в том числе состоянием ледяного покрова. Информация с комплекса дистанционного мониторинга водной поверхности 9 по своему выходу передается на вход центра мониторинга 1, где она сравнивается с прогнозной информацией, полученной с помощью программно-вычислительных средств 5. При подтверждении информации о наличии на водной поверхности в районе, прилегающем к контролируемой области ледяного покрова, и наличии данных, указывающих на возможное определение его динамики, данная информация заносится в программно-вычислительные средства. Для распознания ледяного покрова в комплексе дистанционного

мониторинга водной поверхности 9 предусмотрены комплекс обработки данных дистанционного зондирования. Средства обработки могут быть построены на известных технических решениях ( 7Райзер В.Ю., Черный И.В. Микроволновая диагностика поверхностного слоя океана. СПб., Гидрометеоиздат, 1994.).

Для увеличения вероятности дистанционного распознания ледяного покрова в системе предусмотрена связь по входу и выходу комплекса дистанционного мониторинга водной поверхности 9 с центром мониторинга 1, что позволит использовать для распознания как прогнозную, так и фактическую информацию.

Для ледяного покрова с помощью специальных программ и данных от средств гидрометеорологического обеспечения 6 (температура воздуха, влажность, направление и скорость ветра, стратификация атмосферы, температура водной поверхности, поступающей, например, по каналам АСПД Росгидромета) производят расчет и определение пространственного распределения параметров поверхности вод, требуемые для каждого потребителя. Полученные данные о пространственном распределении параметров поверхности вод передаются на средства построения карт полей параметров 3. Данные, получаемые с АРМ на удаленных объектах (АРМ пользователей) 8, сравниваются с прогнозными данными, получаемыми от программно-вычислительных средств 5, и, при необходимости, могут служить основой для корректировки эмпирических зависимостей и коэффициентов, используемых в специальном программном обеспечении. Кроме того, данные, получаемые с АРМ на удаленных объектах 8, являются дополнительным резервным каналом, увеличивающим вероятность получения достоверной информации в контролируемой области. Количество АРМ на удаленных объектах 8 и плотность их распределения на контролируемой территории и частота их опроса определяется степенью адаптации специализированного программного обеспечения к особенностям акватории (региона) контролируемой области и количеством потребителей.

Наличие связи центра мониторинга 1 с АРМ на удаленных объектах 8 по входу и выходу позволяет не только получать уточняющую информацию от потребителей, но и варьировать частотой использования комплекса дистанционного мониторинга водной поверхности 9.

Наличие связи центра мониторинга 1 со средствами гидрометеорологического обеспечения 6 по входу и выходу позволяет запрашивать в оперативном режиме как фактическую, так и прогнозную информацию в объеме, достаточном для функционирования специализированного программного обеспечения.

Таким образом, предложенная система позволяет анализировать совокупность прогнозной и фактической информации, позволяющей адаптировать специализированное программное обеспечение не только к условиям к условиям контролируемого района как по состоянию ледяного покрова, так и, так и по содержанию информационной продукции, передаваемой потребителю.

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что выявленные в сравнении с прототипом существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить информацию о прогнозе возможного состояния водной поверхности и ледяного покрова и достичь цели предлагаемого изобретения - получение информации и прогнозируемых характеристик возможного распределения параметров, в том числе и не измеряемых непосредственно при наблюдении атмосферы и водной поверхности (информационной и прогностической продукции) и доведение их до конечного потребителя.

1. Адаптируемый комплекс мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы, включающий центр мониторинга, снабженный средством построения карт полей параметров, соединенный своими входами и выходами с программно-вычислительными средствами прогноза сценариев состояния гидросферы и атмосферы, с подсистемой сбора и распространения данных, средствами гидрометеорологического обеспечения, комплексом дистанционного мониторинга водной поверхности, включающим комплекс обработки данных дистанционного зондирования, отличающийся тем, что центр мониторинга снабжен подсистемой создания информационной продукции и подсистемой технологического сопровождения, соединенных своими входами и выходами со средствами построения карт параметров, а подсистема сбора и распространения данных снабжена автоматизированными рабочими местами, расположенными на удаленных объектах потребителей.

2. Адаптируемый комплекс мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы по п.1, отличающийся тем, что подсистема создания информационной продукции состоит из автоматизированных рабочих мест специалистов-экспертов.

3. Адаптируемый комплекс мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы по п.1, отличающийся тем, что АРМ, расположенные на удаленных объектах, содержат средства отображения гидрометеорологической информации.



 

Похожие патенты:

Техническим результатом полезной модели является повышение качества цепей путем обеспечения объективного и оперативного контроля не только ее действительных шагов, но и угла плоского изворота шарнира в заводских условиях и научно-исследовательских лабораториях

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к информационно-аналитической системе прогнозирования доходов авиаперевозок

Полезная модель относится к области технологий оптических методов контроля оптико-физических параметров атмосферы и предназначена для дистанционного определения профилей оптических параметров аэрозольных и облачных полей. Модель может быть также использована для решения экологических задач атмосферы, в частности, при контроле трансграничных переносов аэрозольных примесей в период лесных пожаров и активной вулканической деятельности.

Полезная модель относится к области справочных систем рекламного, информационно-маркетингового центра электронной торговли, использующих средства вычислительной техники, и предназначено для осуществления поиска наилучшего варианта по покупке, продаже товара или услуги, а также партнеров по интересам
Наверх