Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта № icon

Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта №



Смотрите также:
1   2   3   4   5   6   7   8
^

Глава 2 Аннотированная справка по научным результатам НИР, полученным на II этапе


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 500500 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:

  • 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).

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:

  • 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.

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»:

  • 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.




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;

  • 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.

Таблица 2 - Технические характеристики АСУ «Антиград» а) Радиолокационный обзор пространства.


дальность обзора, км

128, 256

продолжительность цикла обзора, с

200  10

скорость вращения антенны МРЛ-5, об/мин

6  0,5

число углов обзора в цикле

16

точность установки вертикального угла, градус

 

автоматический режим «Дежурства»

есть

автокалибровка радара в каждом цикле обзора.

есть

б) Преобразование радиолокационных сигналов:

число разрядов АЦП;

8

уровень видеосигнала на входе АЦП, В

0,2  6,2

амплитуда импульса синхронизации, В

15  3

протяженность элементарных ячеек дальности, м

125, 250

число элементарных ячеек дальности;

1000

число интервалов дальности

250

шаг интегрирования по дальности, м

500, 1000

число усредняемых импульсов

8

число дискретов азимута

256

в) Точность измерения параметров облаков:

радиолокационной отражаемости, не более, dB

 1

коррекция на ослабление на  = 3,2 см, dB

 2

точность измерения дальности, м

 250

время измерения комплекса параметров, с

1

г) Отображение горизонтальных сечений:

шаг по высоте, км

0,5

число основных цветовых градаций

16

масштаб изображения

любой

время вывода, с

2  1

д) Отображение вертикальных сечений:

шаг по азимуту, градус

1,0

число цветовых градаций;

8

время вывода, с

1

время перехода от одного сечения к другому, с

3

е) Оценка градоопасности облаков:

число категорий;

4

время отображения градоопасности облаков, с

2  1

точность распознавания категорий ОВ, %

90  5

ж) Управление противоградовыми операциями:

время селекции площадок засева:

    в полуавтоматическом режиме, с

10  5

    в автоматическом режиме, с

2  1

время расчета координат стрельб, с

1

обеспечение безопасности стрельб

    учет разрешения авиации

есть

    учет запретных секторов

есть

обеспечение экономичности засева:

учет коэффициента засева

есть

Учет типа ракет и их КПД

есть

учет специфики ПУ

есть

оптимальный выбор ПВ

есть

Документирование и архивация информации

есть


АСУ «Антиград» обеспечивает без участия персонала:

  • 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.

Основные результаты, полученные в данной главе сводятся к следующему.

  1. 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.

  2. 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 500500 м и их суммирование по площади водосбора каждого паводкоопасного очага, граница которого заранее внесена в компьютер.

  3. 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.

  4. 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.




страница3/8
Дата конвертации21.11.2013
Размер0,99 Mb.
ТипОтчет
1   2   3   4   5   6   7   8
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы