Система мониторинга и прогнозирования состояния морского ледяного покрова

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для мониторинга состояния морского ледяного покрова. Сущность: система включает центр (1) мониторинга, программно-вычислительные средства (6) прогноза сценариев состояния гидросферы и атмосферы, программно-вычислительные средства (7) гидрологического и метеорологического наукастинга, подсистему (8) доступа пользователей и сбора данных, средства (9) коммуникаций. При этом центр (1) мониторинга снабжен подсистемой (2) технологического сопровождения, средством (3) построения карт полей параметров и подсистемой (4) создания информационной продукции. Технический результат: уменьшение времени извещения потребителей продукции о состоянии ледяного покрова. 1 ил.

 

Изобретение относится к области контрольных систем в гидрометеорологии и может быть использовано как система мониторинга в арктическом бассейне.

Известна система мониторинга загрязнения, включающая центр мониторинга со средствами построения карт полей загрязнения атмосферы, соединенный своим входом и выходом с постами контроля чистоты атмосферного воздуха и средствами метеорологического обеспечения, отличающаяся тем, что снабжена 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. [1]

Недостатком системы является невозможность выдачи информационной продукции в период между сроками ее представления, что снижает оперативность работы системы в условиях чрезвычайных ситуаций на объектах (передвижных подводных аппаратов, терминалов добычи углеводородного сырья, судах и т.п.) и создает условия возникновения техногенных катастроф и невозможности проведения срочных работ.

Известен также, взятый за прототип адаптируемый комплекс мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы [2]. Указанный комплекс включает центр мониторинга, снабженный средством построения карт полей параметров океана и атмосферы, 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. Центр 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 (АРМ), расположенными на удаленных объектах потребителей.

Прототип обладает такими же недостатками, как и рассмотренный аналог, что не позволяет повысить оперативность работы информационной системы.

Технический результат заключается в уменьшении времени извещения потребителей продукцией о состоянии ледяного покрова.

Указанный результат достигается путем наукастинга состояния параметров морского льда на момент времени обращения, для чего в состав прототипа включены программно-вычислительные средства гидрологического и метеорологического наукастинга, своими входами-выходами подключенными к вычислительными средствами прогноза сценариев и подсистемы доступа пользователей и сбора данных, входящей в состав центра мониторинга.

Состав предлагаемой системы приведен на рисунке 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 (4). Центр мониторинга снабжен двумя входами и двумя выходами, с помощью которых соединен с выходами и входами программно-вычислительных средств прогноза сценариев динамики гидросферы и атмосферы (6), к которым входом-выходом соединены программно-вычислительные средства наукастинга (7). Кроме того, Центр мониторинга входами-выходами соединен с подсистемой доступа пользователей и сбора данных (8), соединенной входами-выходами с центром мониторинга и средствами коммуникаций (9). В состав подсистемы создания информационной продукции включены блоки хранения данных и метаданных (5).

Программно-вычислительные средства прогноза сценариев состояния гидросферы и атмосферы (6) и программно-вычислительные средства наукастинга (7) могут быть укомплектованы по известным принципам построения программно-вычислительных систем и включают в себя вычислительные средства, программное обеспечение и память (не показаны). В качестве вычислительных средств центра мониторинга могут быть использованы известные электронно-вычислительные машины, например, изготовленные с использованием процессора типа Pentium. Программное обеспечение включает в себя известное базовое программное обеспечение, обеспечивающее функционирование компьютера: типа Windows, и т.п., и специальное программное обеспечение прогноза сценариев динамики и наукастинга гидросферы и атмосферы. В качестве специального программного обеспечения могут быть использованы известные компьютерные модели, такие как, например, ГИС МЕТЕО, IceReViewer, АРМ "Метеонавигатор".

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 средств хранения данных и метаданных (5).

Система работает следующим образом.

Данные наблюдений, включая данные дистанционного зондирования, через средства коммуникаций, например интернет, поступают на вход подсистемы доступа пользователей и сбора данных (8), в качестве которой может выступать серверное приложение, реализующее интерфейсы манипуляции и доступа ко всем блокам системы. В центре мониторинга данные направляются в блоки хранения данных и метаданных (5), откуда они могут быть представлены потребителям, либо направляться на обработку в другой блок, например в программно-вычислительные средства прогноза сценариев динамики гидросферы и атмосферы (6).

При обращении потребителей в момент времени, расположенный между периодами проведения запланированных ранее измерений параметров ледяного покрова они через средства коммуникации (9), например сеть интернет, и через выход подсистемы доступа пользователей и сбора данных (8) посылают запрос, например о состояния атмосферы и ледяного покрова. Указанный запрос через выход центра мониторинга (1) поступает на вход программно-вычислительных средств прогноза сценариев динамики гидросферы и атмосферы (6).

По признаку заблаговременности различают следующие ледовые прогнозы [3]:

1 прогноз распределения льдов заблаговременностью 10-30 суток

2 прогноза распределения льдов заблаговременностью 1-3 месяца

По признаку заблаговременности различают следующие метеорологические прогнозы [4]

1. Сверхкраткосрочный прогноз погоды - прогноз метеорологических параметров на период до 12 час.

2. Краткосрочный прогноз погоды - прогноз метеорологических параметров на период от 12 до 72 час. (3 сут.)

3. Среднесрочный прогноз погоды - прогноз метеорологических параметров на период от 72 (3 сут.) до 240 час. (10 сут.)

Здесь происходит определение величины времени упреждения, равного

Δt=T₁-Т₂

Где T₁ - время поступления запроса

Т₂ - время последнего поступления данных или измерения.

Это значение через выход подается на вход программно-вычислительные средства наукастинга (7), где выполняется процедура наукастинга, например, с помощью экстраполяции данных, полученных во время Т₂ на момент времени Т₁. Полученное значение через выход средств (7) передается на вход центра мониторинга (1), где поступает на вход подсистемы технологического сопровождения (2). Там в зависимости от перечня параметров, необходимых потребителю, который определен ранее, определяется необходимая процедура: построения карт полей параметров или создание иной информационной продукции и формируются метаданные на результат. Эти результаты передаются на хранение в блок хранения данных и метаданных (5). Одновременно с этим данные через выход центра мониторинга (1) поступают на вход подсистемой доступа пользователей и сбора данных (8) и через вход средствами коммуникаций (9) передается потребителю.

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, и по содержанию информационной продукции, передаваемой потребителю, по прогнозам различных сценариев и данные наукастинга.

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что выявленные в сравнении с прототипом существенные признаки в совокупности с известными позволяют более оперативно получить информацию о состояния водной поверхности и ледяного покрова, а также оценить степень риска потребителей от реализации различных сценариев поведения в конкретной ледовой и гидрометеорологической обстановке и достичь технического результата.

Список использованных источников

1. Бугаев А.С., Жмур В.В., Лапшин В.Б., Палей А.А., Сыроешкин А.В. Способ мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и система для его реализации. Патент РФ №2248595 // Изобретения. Полезные модели №8 20.03.2005.

2. Лавренов И.В., Бресткин С.В., Смирное В.Г., Миронов Е.У. Адаптируемый комплекс мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы, патент РФ №59844 // Изобретения. Полезные модели №36 27.12.2006.

3. Миронов Е.У., Ашик И.М., Дымов В.К, Кулаков М.Ю., Клячкин С.В. Модели и методы расчета и прогноза ледовых и океанографических условий в арктических морях // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010 - №2 (85). С. 16-28.

4. РД 52.27.724-2009 "Наставление по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения"

Система мониторинга и прогнозирования состояния морского ледяного покрова, включающая центр мониторинга, снабженный подсистемой технологического сопровождения, средством построения карт полей параметров и подсистемой создания информационной продукции, соединенный своими входами и выходами с программно-вычислительными средствами прогноза сценариев состояния гидросферы и атмосферы, соединенными с программно-вычислительными средствами метеорологического наукастинга, расположенными в блоке программно-вычислительных средств наукастинга, отличающаяся тем, что в ее состав своими входами-выходами, подключенными к вычислительным средствам прогноза сценариев, в блок программно-вычислительных средств наукастинга включены программно-вычислительные средства гидрологического наукастинга, и подсистема доступа пользователей и сбора данных, соединенная входами-выходами с центром мониторинга и средствами коммуникаций.