Метеостанции как часть системы умного города

К цифровизации городов Россия двигается ускоренными темпами, более того, Минстрой России регулярно представляет рейтинг «Умный город», оценивающий включенные в него города по 47 критериям, которые, в свою очередь, разделены на 10 направлений — это городское управление, умное ЖКХ, инновации для городской среды, умный городской транспорт, интеллектуальные системы общественной и экологической безопасности, туризм и сервис, интеллектуальные системы социальных услуг, экономическое состояние и инвестклимат, инфраструктура сетей связи.

Не на последнем месте в вопросе цифровизации стоит интеллектуализация систем дорожного движения, куда входят умные светофоры, перекрестки и метеостанции. Далее представлена информация о метеостанциях производства АО «НПП «Радар ммс», их функциональных возможностях и особенностях, а также рассмотрены преимущества и области возможного применения.

О компании

АО «НПП «Радар ммс» является одним из лидеров в области создания радиоэлектронных систем и комплексов специального и гражданского назначения, точного приборостроения, специального программного обеспечения, а также признанным системным интегратор бортового радиоэлектронного оборудования.

Наше предприятие ведет свою историю с 1950 года, и за эти 70 лет мы работаем в различных сегментах радиоэлектронной отрасли. В том числе, вот уже более 10 лет мы занимается производством гидрометеорологических станций, датчиков и комплектующих в интересах ВМФ.

АО «НПП «Радар ммс» является основным поставщиком серийно выпускаемых средств гидрометеорологического обеспечения ВМФ, предназначенных для измерения, обработки, передачи и выдачи по различным каналам связи метеорологических параметров (температура, относительная влажность воздуха, скорость и направление ветра, атмосферное давление и пр.).

Предприятием освоен полный жизненный цикл изделий, включая разработку, изготовление, привязку, монтажные и пусконаладочные работы, а также гарантийное и сервисное обслуживание станций.

В результате деятельности, направленной на конверсию собственного производства, предприятием были разработаны отечественные гражданские метеорологические датчики и комплексы, не уступающие по своим характеристикам импортным аналогам.

Одним из основных преимуществ является возможность внедрения своих датчиков взамен импортных без необходимости изменения конструктива метеостанции, а также смены протокола передачи данных.

Описание датчиков и систем

Метеорологическое обеспечение дорожной деятельности является одним из ключевых элементов повышения безопасности дорожного движения, прогнозирования и предотвращения опасных дорожных ситуаций, вызванных метеорологическими явлениями.

Метеорологические системы АО «НПП «Радар ммс» предназначены для сбора, обработки, хранения и передачи метеорологической информации потребителю. Основываясь на такой информации дорожные службы своевременно реагируют на неблагоприятные погодные условия, что позволяет содержать дорожное полотно в надлежащем состоянии.

Одним из основных принципов вновь создаваемых систем является их модульность, а точнее, способность адаптироваться под любые требования заказчика, такие, как дооснащение дополнительными датчиками, смена систем питания с постоянного на автономное, форматы передачи данных и многое другое.

Автоматические дорожные метеостанции рекомендуется укомплектовывать следующими датчиками:

• Температуры и влажности воздуха;
• Направления и скорости ветра;
• Вида и интенсивности осадков;
• Температуры поверхности дороги;
• Температуры под поверхностью дороги (4-7 см);
• Состояния дорожного покрытия (наличие отложений, вид отложения, концентрация противоголодедных материалов).

При необходимости комплектация дорожных метеостанций может быть дополнена датчиками:

• Атмосферного давления;
• Солнечного излучения;
• Высоты снежного покрова;
• Метеорологической дальности видимости.

Мировым лидерам в области разработки и производства такой номенклатуры датчиков является зарубежная компания «Vaisala Oy» (Финляндия). Помимо финской продукции мировой рынок представлен следующими производителями: G. Lufft Mess- und Regeltechnik GmbH (Германия), MicroStep-MIS (Словакия), Gill Instruments (Великобритания), Biral (Великобритания) и многие другие.

Однако, принимая во внимание масштабные планы России в области импортозамещения, нет никаких сомнений, что предпочтение в реализации новых проектов будет отдаваться именно отечественной продукции. В связи с этим открывается широкое окно возможностей для местных производителей в части разработки собственных конкурентных систем, особенно учитывая высокий научный потенциал страны.

АО «НПП «Радар ммс» понимает, как важно предлагать качественное решение, не только не уступающее импортным аналогам, но и, отчасти, превосходящее. Заказчику важен не только качественный конкурентный по цене продукт, но и крайне важно последующее обслуживание этого оборудования. И здесь мы, как локальный производитель, можем составить существенную конкуренцию импорту. Мы можем гарантировать полный цикл сопровождения и особые условия для каждого заказчика. Мы готовы также предложить варианты оптимизации состава оборудования под конкретные задачи.

АО «НПП «Радар ммс» разработало собственную линейку метеорологических датчиков, позволяющих измерять основные метеорологические параметры: датчики скорости и направления ветра, атмосферного давления, температуры и влажности воздуха, метеорологической дальности видимости, а также комплексный датчик метеорологических параметров, отвечающий за одновременное измерение сразу пяти параметров атмосферы.

Датчик скорости и направления ветра «Альбус» функционально представляет собой комплект чувствительных элементов (анемометр и флюгер), подключенных к первичным преобразователям и далее к микроконтроллеру, которые производят преобразование аналоговых величин в цифровой код, линеаризацию, коррекцию и выдачу измеренных параметров скорости и направления ветра потребителю.

Для предоставления данных измерений датчику требуется хост-система. Система получения данных обычно представляет собой автоматическую метеорологическую станцию, но также можно использовать и другие устройства, например, персональный компьютер.

Для вывода на экран дисплея измерительной информации можно использовать любую доступную программу визуализации данных, позволяющую обмениваться по последовательным интерфейсам с устройствами, подключенными к COM-портам.

Датчик Альбус выполняет вычисления и необходимые преобразования данных в нужный формат. Обработанные данные отправляются на внешние системы через последовательный порт RS-485.

Конструкция датчика Альбус разработана таким образом, чтобы минимизировать возмущения и зоны затенения от элементов конструкции датчика, которые могут повлиять на точность измерений, а также уменьшить массогабаритные характеристики изделия, что позволяет расширить возможности его применения.

Датчик метеорологической дальности видимости «Альбион» измеряет оптическим способом значение метеорологической оптической дальности видимости по заданному алгоритму и выдает значения видимости в последовательный порт передачи данных с установленной периодичностью.

По сравнению с аналогичными изделиями, схема и алгоритм получения первичных данных в датчике были модернизированы, что позволило избавиться от фазового шума и импульсных помех, возникающих в схеме управления, и тем самым улучшить работу измерительного канала.

Конструктивно датчик выполнен на штанге, обеспечивающей жесткую взаимную фиксацию положений оптических осей приемника и передатчика, от чего сильно зависит качество и повторяемость проводимых измерений. Оптические оси прибора расположены под определенным углом с оптимальным уровнем оптической рефракции облучаемого аэрозоля и подавлением нежелательного прямого излучения.

Задачей передатчика является формирование оптического луча определенной геометрии со стабилизацией импульсного светового излучения. Конструктивно оптический передатчик выполнен в виде герметичного тубуса с размещенной внутри платой электроники и оптической системой. Тубус со стороны линзы заканчивается козырьком, защищающим линзу от воздействия осадков и фоновой засветки от внешних источников естественного и искусственного света.

Оптический приемник является более сложным в реализации модулем, так как его задачей является выделение слабого оптического сигнала, образующегося в результате рассеяния светового потока, излучаемого оптическим передатчиком, на аэрозольных частицах в рабочем объеме воздушной среды из общего потока фоновой засветки.

Программное обеспечение

Ни одно современное техническое решение не будет полным без собственного программного обеспечения. Основной задачей специализированного метеорологического обеспечения дорожного хозяйства является сбор, анализ метеоданных, полученных с пунктов дорожного метеоконтроля, и прогнозов возможности возникновения неблагоприятных или опасных метеорологических явлений, а также прогноз о возможности неблагоприятных условий движения.

Наше предприятие АО «НПП «Радар ммс» активно ведет работу не только в части разработки метеорологических датчиков, но и в области Интернета вещей. Многое сделано и в части создания платформы для проекта Умный город. Уже сейчас наше программное обеспечение позволяет увязывать все изделия в единое информационное поле, выдавать предупреждающую информацию, управлять частями системы, производить мониторинг и анализировать полученные данные.

Что касается метеорологических датчиков, то собственное программное обеспечение «Meteo-Server» позволит связать датчики, метеостанции, сетевой сервер, базу данных и WEB-сервер. На основе получаемых данных можно оперативно решать вопросы коммунальных служб города, предупреждать жителей города о возможных чрезвычайных ситуациях, информировать водителей о ситуациях на дорогах, судоходные организации о безопасности выхода в море, предупреждать паводки, и многое др.

«Умный город» — это прежде всего интеграция различных объектов в единую систему управления, которая обрабатывает текущие данные, поступающие с систем объектов, прогнозирует возможные изменения в будущем и оперативно или заранее реагирует на такие изменения воздействием на инженерные подсистемы.

Внедрение элементов «Умного города» способно минимизировать человеческий фактор, повысить уровень безопасности, комфорта, сервиса и, что немаловажно, обеспечить существенную экономию средств.

Например, внедрение в управление городом систем отслеживания метеообстановки позволит снизить затраты города на снегоуборку (часто бывает так, что осадков выпало мало, а снегоуборочная техника вышла в полном составе или, наоборот, осадков выпало выше нормы, а техники не хватает).

Интеллектуальная система позволяет прогнозировать осадки, на основе данной информации определять количество техники, которую необходимо вывести на улицы города и оптимизировать уборку территории от снега.

Достаточное оснащение метеорологической сети оборудованием — это первый шаг на пути к цифровизации городской системы и выстраивания программы «Умного города», за которой мы видим будущее!

Тренд на экологию

В 2022 году запущен новый федеральный проект «Комплексная система мониторинга окружающей среды» в рамках нацпроекта «Экология». Его целью является создание к 2030 году информационного ресурса, который объединит все данные по стране о состоянии воды, почвы, выбросах и источниках негативного воздействия.

Без единого достоверного ресурса невозможно принятие оперативных управленческих решений по реагированию на экологические происшествия и предотвращение экологических катастроф. Таким ресурсом станет комплексная информационная система мониторинга состояния окружающей среды.

Единая информационная система будет создана до 2024 года. Ее интегрируют с другими системами госорганов. Также будет обеспечен доступ для граждан и юридических лиц. В результате, к 2030 году, после объединения, а также развития сети сбора данных, ее актуализации и увеличения числа точек контроля будет создана комплексная система мониторинга состояния окружающей среды на территории Российской Федерации.

Умный город

Умный город — концепция города нового поколения, которая предусматривает эффективное управление и обеспечение высокого уровня жизни населения за счет применения инновационных технологий.

Идея создания умного города вошла в нашу жизнь в 2008 году, когда компания IBM разработала схему построения новых городов в рамках инициативы «Умная планета», которые могли бы справиться с растущим количеством населения и обеспечить им высокий уровень жизни. Идея была мгновенно подхвачена ведущими IT-компаниями. Такие страны как Южная Корея, ОАЭ и Китай начали вкладывать значительные средства в свои исследования и разработку проектов умных городов. Первым умным городом, построенным под ключ, является Сонгдо, Южная Корея. Сонгдо — город, рассчитанный на проживание сотни тысяч человек, с полностью заранее распланированной инфраструктурой, набором коммунальных, образовательных, развлекательных и рекреационных услуг. Изначально сроком сдачи был 2016 год, однако сроки были продлены до 2020 года.

Сегодня программы умного город реализуются в Амстердаме, Барселоне, Мадриде, Стокгольме, Чикаго, Пекине, Глазго, Дублине, во многих городах Индии и других городах мира. В России — это Москва, Санкт-Петербург, Омск, Самара, Красноярск, Воронеж, Волгоград, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Казань, Екатеринбург и др.

Основной идеей умного города является совместное использование инфокоммуникационных технологий и Интернета вещей. Использование датчиков и сенсорных сетей позволяет осуществлять мониторинг в реальном времени. Информация поступает от самих граждан или общественных устройств, затем обрабатываются и анализируются в ЦОД.

Выделяют следующие элементы инфраструктуры умного города:

• Управление водоснабжением и энергоснабжением — умное ЖКХ;
• Управление отходами — умный мусор;
• Обеспечение мобильности граждан внутри города — повышение эффективности использования дорог как личным, так и общественным транспортом, внедрение умного транспорта и умных парковок;
• Цифровизация и обеспечение надежной связи — создание среды для легкой взаимосвязи и обмена информацией между гражданами;
• Участие граждан в управлении городом — электронное правительство;
• Охрана окружающей среды — контроль уровня загрязнения и шума, создание «зеленых» кварталов;
• Безопасный город — обеспечение безопасности граждан;
• Доступное электронное образование и здравоохранение — умное здравоохранение, телемедицина, дистанционное обучение.

Решения умных городов используют различные платформы, автоматизированные сенсорные сети и центры обработки данных. Также концепция умного города нередко подразумевает наличие смарт-карт, выдаваемых каждому жителю. Такие смарт-карты являются личным ключом ко всем объектам в городе: метро, парковкам, кинотеатрам и т. д.

Исходя из развития Интернета Вещей и глобальных трендов, ключевая цель для АО «НПП «Радар ммс»: донести до пользователей, что мы являемся не только производителем базовых устройств (сенсоров и датчиков), а интегратором, внедряющим оборудование и программное обеспечение для предоставления клиенту ключевого продукта — данных. На базе данных формируются информационно аналитические сервисы в рамках «Умного города».

Возврат к списку