Главная > Документ


СТАЦИОНАРНЫЙ КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Зарецкий А.В., Соловьев В.А., Свиридов С.А., Метальников А.А.

Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, zaretsky@ocean.ru

Одним из приоритетных способов изучения Мирового океана в настоящее время является применение постоянно действующих измерительных комплексов в ключевых точках океанов и морей. Такие измерительные комплексы обычно состоят из одной или нескольких подводных измерительных обсерваторий, связанных между собой единой кабельной сетью, обеспечивающей в реальном времени сбор, оперативное хранение и передачу информации во внешние информационные центры и энергообеспечение всей инфраструктуры обсерватории. Основным отличием стационарных измерительных комплексов является возможность непрерывного измерения океанологических параметров в течение длительного времени. Это создает благоприятные условия для изучения морской среды в широком диапазоне пространственно-временных масштабов, что невозможно при использовании только судовых наблюдений [1].

Начиная с 2004 г. в ИО РАН ведется разработка стационарного берегового комплекса (СБК), предназначенного для непрерывного измерения гидрофизических параметров прибрежной акватории на базе ЮО ИО РАН (г. Геленджик) и передачи их в реальном времени по сети Интернет-потребителям.

Структура стационарного берегового комплекса

СБК по структуре является территориально-распределенным. Он состоит из одной или более подводных обсерваторий с измерительным оборудованием, коммуникационного узла, территориального центра обработки информации и Главного центра хранения и обработки данных. Структура СБК приведена на рис. 1.

Элементы комплекса соединены защищенными каналами связи. Вся информация собирается и обрабатывается в хранилище исследовательских данных по океанологии OceanDB [2]. Оно было разработано в ИО РАН в 2001–2007 гг. и состоит из реляционной базы данных и инструментария для работы с ней. Хранилище исследовательских данных предназначено для обеспечения работ научных сотрудников ИО РАН, его региональных отделений и других учреждений, занимающихся исследованием океана.

Рис. 1. Структура СБК.

Компоненты стационарного берегового комплекса

Подводная обсерватория.

В настоящее время к стационарному комплексу подключены следующие модули подводной обсерватории:

Комплект приемных линийдля электромагнитного мониторинга изменчивости прибрежного течения. В июне 2006 г. по дну Голубой бухты были проложены две ортогональные приемные линии (полевые телефонные кабели), заземленные на концах неполяризующимися электродами [3]. Приемные линии были выведены под пирсом на территории ЮО ИО РАН и присоединены к коммуникационному узлу.

Термокоса и датчик температуры воздуха над поверхностью воды. Для измерения вертикального профиля температуры воды была изготовлена термокоса с использованием кабеля марки П-296, на котором через каждые 1,5 м размещены цифровые датчики температуры DS18B20. Значения температуры с них передаются в цифровом виде. Контроллер данных выполнен основе микроконтроллера Atmel. Он считывает показания с датчиков температуры и передает их по интерфейсу RS–232 в коммуникационный узел. Термокоса установлена вертикально на одной из свай под пирсом ЮО ИО РАН в Голубой бухте.

Гидрофизический модульв автономном прочном корпусе.

Гидрофизический модуль через герметичный ввод в прочном корпусе подключается к коммутационному узлу с помощью оптоволоконного кабеля. Внутри прочного корпуса размещены следующие блоки:

  • блок гидрофизических датчиков имеющий в своем составе:

  • датчик электропроводности-солености (диапазон измерения - 0-70 мСм/см; погрешность - 0.02 мСм/см);

  • датчик давления (диапазон измерения - 0-500м; погрешность - 0.25%);

  • датчик температуры (диапазон измерения - -232; погрешность - 0.02);

  • датчик электрического поля;

  • гидрофон;

  • медиаконвертер, выполняющий преобразование сигнала из стандарта Ethernet 100Base-FX в 100Base-TX;

  • блок коммутации Ethernet, позволяющий подключать несколько входных измерительных каналов, имеющих интерфейс Ethernet, и выходной канал, подключаемый к медиаконвертеру;

  • блок преобразования интерфейса, преобразующий интерфейсы RS232/422/485 в Ethernet;

  • блок аналого-цифрового преобразования, позволяющий подключать первичные измерительные преобразователи с аналоговым выходом.

Коммуникационный узел

Коммуникационный узел представляет собой аппаратный бокс на пирсе ЮО ИО РАН. К боксу подведено электропитание и информационная сеть по оптоволоконному кабелю от территориального центра обработки информации.

Территориальный и главный центры обработки и хранения информации

Территориальный центр обработки информации служит для накопления информации с подводных обсерваторий, первичной обработке и пересылке данных по сети Интернет в главный центр хранения и обработки данных ИО РАН. Территориальный центр размещается на территории ЮО ИО РАН.

Данные от коммуникационного узла поступают (рис. 1) по оптоволоконному кабелю к расположенному в территориальном центре компьютеру сбора данных. С помощью этого компьютера выполняется первичный сбор данных с обсерваторий и их предварительная обработка. Территориальный центр подключен к сети Интернет через компьютер-шлюз. Компьютер-шлюз выполняет функции маршрутизации и организует канал VPN между территориальным и главным центрами. По каналу VPN данные пересылаются в зашифрованном виде, что предотвращает несанкционированный доступ к данным при передаче.

В главном центре хранения и обработки информация попадает в хранилище океанологических данных OceanDB. Главный центр находится в здании ИО РАН в Москве и соединен оптоволоконной линией связи с сетью Интернет. Оптоволоконная линия связи (см. рис. 1) подключается к медиаконвертеру, который преобразует сеть стандарта 100Base-Fx в 100Base-Tx. Медиаконвертер, в свою очередь, подключается к компьютеру-шлюзу, выполняющему функции маршрутизации и организации канала связи VPN между центрами. Компьютер-шлюз через коммутатор Ethernet соединяется с сервером СУБД Oracle 10G и сервером приложения Oracle Application Server 10G. На этих серверах размещается хранилище океанологических данных OceanDB.

В период 2006–2007 гг. были проведены натурные испытания комплекса, в ходе которых в главный центр хранения и обработки данных в реальном масштабе времени передавалась информация о температуре воды на разных горизонтах, высоте волн, вдольберегового течения, данные от гидрофизического модуля, данные о температуре воздуха, атмосферном давлении, скорости и направлении ветра, влажности (получаемых от стандартной метеостанции). Испытания СБК показали его работоспособность и возможность использования для долговременного многопараметрического мониторинга морской среды на шельфе, в том числе и для задач экологического мониторинга.[4]. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 04-07-090428в, № 05-07090405в), а также программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 17 “Мировой океан: геология дна, физика, биология и проблемы экологии” (раздел 1.8-1).

Литература

  1. Смирнов, Г. В. Средства и методы океанологических исследований/ Смирнов Г. В., Еремеев В. Н., Агеев М. Д. и др.// Океанология //. М.: Наука, - 2005. - С. 25–46.

  2. Метальников, А. А. Хранилище комплексных океанологических данных/ Метальников А. А., Осипенко М. В., Свиридов С. А.и др. // Океанология. – 2005. - Т. 45 - № 4. - С. 103–112.

  3. Palshin, N. A. Motionally induced voltage measurementsin near-shore zone of the Black Sea / Palshin N. A., Medzhitov R. D., Poray-Koshits A. M., Dyakonova I. V. // Proceedings of the 18th International Workshop on Electromagnetic Induction in the Earth. Abstracts of the 18th Workshop, EI Vendrell, - Spain, - September 17–23, - 2006.

  4. Свиридов, С. А. Стационарный комплекс для долговременных измерений океанологических параметров в реальном масштабе времени / Свиридов С. А., Пальшин Н. А, Соловьев В. А, Зарецкий А. В., Метальников А. А. // Океанология. – 2010.- Т.50. - № 1. - С. 151-160.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Стационарный комплекс дистанционного мониторинга океанологических параметров

    Документ
    СТАЦИОНАРНЫЙКОМПЛЕКСДИСТАНЦИОННОГОМОНИТОРИНГАОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ Зарецкий А.В., Соловьев В.А., Свиридов ... 2006. Свиридов, С. А. Стационарныйкомплекс для долговременных измерений океанологическихпараметров в реальном масштабе времени / ...
  2. Отчетный доклад президиума российской академии наук

    Автореферат диссертации
    ... целом, интенсивность океанологических исследований за ... методы дистанционногомониторинга антропогенных ... комплекса для мониторинга гидрофизических параметров морских ... проблемы релятивистской импульсной стационарной электроники большой мощности: ...
  3. Отчетный доклад президиума российской академии наук

    Доклад
    ... целом, интенсивность океанологических исследований за ... методы дистанционногомониторинга антропогенных ... комплекса для мониторинга гидрофизических параметров морских ... проблемы релятивистской импульсной стационарной электроники большой мощности: ...
  4. По делам гражданской обороны чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий центр стратегических исследований гражданской защиты мчс россии

    Документ
    ... комплексы средств автоматизации АИУС. Автоматизированная система дистанционногомониторинга «АСД-ЛИДАР», система, предназначенная для дистанционного ... параметров ... , океанологических, гелиогеофизических ... стационарныхкомплексов оперативного мониторинга ...
  5. Официальные термины и определения в строительстве архитектуре и жилищно-коммунальном комплексе

    Документ
    ... зондирование - комплексдистанционных методов исследования, ... мониторингМониторинг природно-технических систем - система стационарных ... , гидрологических, океанологических, гелиогеофизических, ... Составляющий параметр - параметр, получаемый ...

Другие похожие документы..