Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта №
| Глава 2 Аннотированная справка по научным результатам НИР, полученным на II этапе |
Смотрите также:
- Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
времени стока выпавших осадков в селевое русло, могущее составить около 1 - 2 часов;
заблаговременности ожидаемых (надвигающихся) осадков, недостающих для формирования селя или паводка и времени их стока, составляющей около 2 - 3 часов;
времени формирования селя около получаса;
времени движения селевого потока до оповещаемых объектов, которое может составлять порядка получаса (при скорости движения селя 5 - 15 м/с и расстоянии до объектов 10 км).
значительное повышение заблаговременности оповещения;
возможность оповещения одним радиолокатором во многих паводковых и селевых очагах, разбросанных на большой территории;
удобство организации и обслуживания автоматизированной сети оповещения;
экономичность, долговечность и надежность системы оповещения.
двухволновый метеорологический радиолокатор МРЛ-5;
аппаратура преобразования радарных сигналов;
персональный компьютер для обработки радиолокационной информации, радиомодем, сетевой адаптер;
средства связи и управления ракетными пунктами;
специальное программное обеспечение.
аналого-цифровое преобразование и осреднение радиолокационных сигналов по 4 подинтервалам в каждом интервале дальности;
ввод преобразованных сигналов в персональный компьютер по 256 дискретным значениям азимута, 256 ячейкам дальности и 16 углам места;
в каждом цикле обзора одновременное решение необходимого количества прикладных задач;
формирование массивов отображения рассчитанных параметров;
отображение в градациях цвета, в виде горизонтальных и вертикальных полей, таблиц и графиков указанных параметров в индивидуальном окне отображения;
одновременное обновление всех открытых окон с началом нового цикла обзора;
формирование и передачу на принтер всей необходимой информации;
автоматическое определение навеса радиоэха градовой ячейки;
определение пунктов воздействия для проведения оптимальной стрельбы;
расчет координат запуска ракет.
В дежурном режиме, без участия оператора, система обеспечивает:
контроль радиолокационной обстановки в радиусе 130 км;
распознавание метеорологических объектов различной степени градоопасности;
выработку сообщений в момент появлении градоопасных облаков о месте их появления;
передачу сообщения звуком (голосом);
включение и выключение радара с заранее заданной цикличностью.
обзор трехмерного пространства в режиме круглосуточного дежурства и обнаружение полей облачности и осадков в радиусе 250 км с периодичностью 3, 5 минут;
аналого-цифровое преобразование, осреднение и ввод радарных сигналов в компьютер с подавлением радиоэха местных предметов;
обработку на радиолокационной информации одновременно на двух длинах волн радиолокатора и отображение на фоне карты местности:
горизонтальных сечений радиоэха облачности на любой высоте;
вертикальных сечений облаков в любом заданном направлении;
карты максимальной отражаемости (Z10max и Z3, 2max);
карты градоопасности облаков;
карты полей размера града;
карты полей кинетической энергии осадков;
карты q - суммарной отражаемости облака по всей высоте, характеризующая суммарное водо - льдосодержание, приходящееся на единицу площади подстилающей поверхности;
карты q - суммарной отражаемости толщи облака выше изотермы 0 0С, характеризующей распределение суммарного содержания льда в переохлажденной толще облака (в зоне роста града) в проекции на подстилающую поверхность.
карты полей интенсивности осадков;
карты полей количества осадков;
карт верхней и нижней границы радиоэхо облачности;
карты интенсивности
и степени K повреждения сельхозкультур;
карты ущерба от градобитий Y;
, 
, 
- интегральное водосодержание объемов облака с Z10 45, 55, 65 dBZ;
, 
, 
- интегральные отражаемости объема облака с Z10 45, 55, 65 dBZ выше уровня изотермы 0 0С, характеризующие льдосодержание области роста града;
направление и скорость перемещения облачности;
временной ход параметров облачности и т. д.
документирование и архивирование радиолокационной информации;
возможность работы с архивом данных.
Для реализации предложенного выше радиолокационного метода оповещения о паводках и селях ливневого происхождения разработан действующий образец автоматизированной радиолокационной системы оповещения о паводках и селях ливневого происхождения, который создан на основе существующих технических средств: метеорологического радиолокатора МРЛ-5, автоматизированной радиолокационной системы измерения осадков АСУ «Антиград». Радиус действия системы составляет 128 км и охватывает сотни паводковых и селевых очагов.
Измерение количества осадков осуществляются с помощью АСУ «Антиград» над всеми селеопасными очагами круглосуточно с 3-х минутной цикличностью. В «АСУ-МРЛ» вычисляется количество осадков по ячейкам площади обзора 500500 м и их суммирование по площади водосбора каждого паводкоопасного очага, граница которого заранее внесена в компьютер.
Количество осадков, полученное для каждого паводкоопасного очага, систематически сравнивается с заранее известным пороговым значением, необходимым для формирования паводка в этом очаге, и в момент превышения суммы осадков порогового значения вырабатывается сигнал оповещения.
Сигнал оповещения сопровождается уникальным кодом, который формируется для каждого очага с учетом его координат и помощью радиомодема передается на абонентские пункты. На абонентских пунктах эти сигналы поступают в устройство дешифрации кода (компьютер), где происходит сравнение кодов и выделение сигнала оповещения соответствующего данному очагу.
Автоматизированная радиолокационная система оповещения о паводках и селях ливневого происхождения Предложенный метод селеоповещения может быть реализован с помощью аппаратного комплекса, включающего в себя метеорологический радиолокатор МРЛ-5, АСУ «Антиград», радио- или телефонные каналы передачи и приема сигналов оповещения и абонентские исполнительные оповещающие сигнализаторы [7]. В АСУ «Антиград» в реальном масштабе времени осуществляется суммирование осадков, выпавших в предыдущие 10 суток, в текущие сутки, а также расчет количества осадков, ожидаемых из надвигающихся на селеопасный очаг облаков. Общая сумма выпавших и ожидаемых осадков после каждого цикла обзора сравнивается с пороговым (для формирования селя, паводка) значением количества осадков в каждом очаге. При достижении этой суммой порогового значения выдается сигнал оповещения, который посредством радиомодема центральной радиостанции системы оповещения передается на абонентские станции оповещения. Для повышения надежности оповещения и устранения возможности ложной тревоги центральная система сопровождает каждый пакет данных специальным кодом (электронной подписью), который однозначно его идентифицирует [8]. Каждое абонентское сигнальное устройство через свой радиомодем посылает сигнал подтверждения приема и запрос на повторную передачу данных в случае ошибочного приема. Абонентское устройство может содержать компьютер для получения сигналов оповещения и управления световыми, звуковыми сигнализаторами, а также передачи информации потребителям. Блок-схема автоматического радиолокационного селеоповещения. Блок-схема автоматизированной радиолокационной системы оповещения (АРСО) о паводках и селях ливневого происхождения представлена на рисунке 14. АРСО содержит центральный пульт (ЦП) и систему абонентских пультов (АПС). Центральный пульт состоит из метеорадиолокатора МРЛ-5, автоматизированной системы обработки радиолокационной информации АСУ «Антиград», выход которой соединен с радиомодемом, служащим для передачи сигналов оповещения на абонентские пункты.  Рисунок 14 - Блок-схема автоматизированной радиолокационной системы оповещения о селях и паводках ливневого происхождения. Каждый абонентский пульт содержит радиомодем, компьютер (абонентское устройство) и исполнительные сигнальные устройства (например, сирены, громкоговорители, световые табло и т.п.). Для реализации метода составляется цифровая карта местности в радиусе репрезентативности радиолокационных измерений осадков (120 км). На этой карте с использованием кадастра селеопасных очагов выделяются и нумеруются селевые бассейны и отдельные селеопасные очаги, определяются границы их водосборов в координатах относительно радиолокатора. Эта карта с пороговыми значениями сумм осадков вводится в память компьютера АСУ. Измерение осадков осуществляется с помощью АСУ «Антиград» круглосуточно с 3-х мин циклами обзора пространства (или в режиме кругового обзора приземного 1 км слоя осадков с цикличностью 10 с) следующим образом: Радиолокационные сигналы на двух длинах волн поступают в аппаратуру первичной обработки радиолокационных сигналов (АПРС), обеспечивающую аналогово-цифровое преобразование сигналов с разрешающей способностью 500 м по дальности и 1,4 градуса по азимуту. Усредненные сигналы по каждому дискрету дальности и азимута вводятся в компьютер АСУ «Антиград», в котором осуществляется подавление мешающих отражений от местных предметов, пространственно-временное осреднение радиолокационных сигналов, коррекция их на квадрат расстояния и ослабление сигнала в осадках [9]. С фотоэлектрических преобразователей радиолокатора МРЛ-5 в компьютер поступает информация об угловом положении антенны (в коде Грея). По этим данным в АСУ «Антиград» вычисляется количество осадков по ячейкам площади обзора 500500 м и их суммирование по площади водосбора каждого селеопасного очага, граница которого заранее внесена в ЭВМ. Измерение интенсивности и количества осадков Q1, Q2, Q3 и расчет Q осуществляются круглосуточно над всеми селеопасными очагами. Количество осадков Q , полученное для каждого паводкового и селеопасного очага, систематически сравнивают с заранее известным пороговым значением, необходимым для формирования паводков и селей ливневого происхождения в этом очаге (по литературным данным обычно более 30 мм), и в момент превышения QΣ порогового для данного паводкового или селеопасного очага количества осадков вырабатывается сигнал оповещения. Сигнал оповещения сопровождается уникальным кодом, который формируется для каждого селеопасного очага с учетом его координат и помощью радиомодема передается на абонентские пункты. На абонентских пунктах эти сигналы поступают в устройство дешифрации кода (компьютер), где происходит сравнение кодов и выделение сигнала оповещения соответствующего данному очагу [10]. С поступлением сигнала подтверждения включается индикатор сигналов подтверждения, обеспечивая контроль работоспособности канала оповещения и срабатывание исполнительного сигнального устройства. При наличии селевой опасности в нескольких очагах, сигналы оповещения передаются по одному и тому же каналу связи, один за другим в заданной последовательности и соответствующих кодах в течение всего селеопасного периода. Предлагаемый метод и система оповещения обеспечивают максимально-возможную заблаговременность и оперативность оповещения. Она складывается из: Таким образом, суммарное время заблаговременности оповещения предлагаемым способом составляет от 3 до 5 – 6 часов, которого достаточно для эвакуации населения и движимого имущества. Преимуществами предлагаемого способа и устройства оповещения о селях и паводках ливневого происхождения являются: Радиолокационная сеть оповещения о селях и паводках ливневого происхождения может обеспечить значительный экономический эффект. Ожидаемый экономический эффект от внедрения одной системы оповещения (на примере условий Северного Кавказа) исчисляется десятками миллионов рублей в год при сроке его службы 20 лет. Стоимость одного радиолокационного устройства оповещения о ливневых паводках и селях оценивается в 18 млн. руб. (в том числе стоимость радиолокатора МРЛ-5 - 17 млн. руб.). Организацию сети оповещения о ливневых паводках и селях предполагается реализовать в рамках создаваемой Северо-Кавказской автоматизированной радиолокационной системы оповещения об опасных явлениях погоды с использованием имеющихся на местах радиолокаторов МРЛ-5 (см. рисунок 15), что значительно снизит затраты на организацию сети оповещения. Автоматизированная система АСУ «Антиград». Состав системы АСУ «Антиград»:  Рисунок 15 - Карта-схема размещения автоматизированных радиолокационных центров, проектируемой радиолокационной метеорологической сети Северного Кавказа. Возможности АСУ «Антиград». Система АСУ «Антиград» обеспечивает: автономное включение и выключение метеорадиолокатора МРЛ-5, привода антенны, передатчиков I и II каналов; управление приводом антенны по углу места по заданной программе; ввод радиолокационных сигналов одновременно по двум частотным каналам; Таблица 2 - Технические характеристики АСУ «Антиград» а) Радиолокационный обзор пространства.
б) Преобразование радиолокационных сигналов:
в) Точность измерения параметров облаков:
г) Отображение горизонтальных сечений:
д) Отображение вертикальных сечений:
е) Оценка градоопасности облаков:
ж) Управление противоградовыми операциями:
АСУ «Антиград» обеспечивает без участия персонала: Основные результаты, полученные в данной главе сводятся к следующему.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
