XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Введение

По своему основному содержанию деятельность в области гидрометеорологии ориентирована на производство и обработку данных о состоянии окружающей среды для принятия хозяйственных решений в различных отраслях экономики. Цифровая трансформация гидрометеорологического обеспечения должна способствовать снижению неопределенности при осуществлении процессов путем многократного наращивания объемов получаемых и обрабатываемых данных об окружающей среде, с последующим постепенным вытеснением человека из процедур принятия простых управленческих решений в погодозависимых отраслях. Развитие промышленного интернета, в основе которого лежит концепция построения информационных и коммуникационных инфраструктур, подключенных к сети интернет промышленных устройств, оборудования, датчиков, сенсоров, систем управления технологическими процессами, и их взаимодействие между собой без участия человека, позволит существенно нарастить объем данных об окружающей среде, используемый при принятии решений [1].

Перспективные направления развития гидрометеорологического обеспечения потребителей связаны с интеграцией разнородных и распределенных данных, автоматического выявления опасных ситуаций и прогностической информации на основе локальных пороговых значений показателей опасных ситуаций и передачи сведений о них на мобильные интернет-устройства. Гидрометеорологические данные должны загружаться в информационные системы предприятий и использоваться для принятия решений руководителями предприятий.

Цифровая трансформация может включать в себя множество различных технологий, но самые быстро развивающиеся направления сейчас это аддитивное производство, облачные вычисления, большие данные и искусственный интеллект. Практическое использование цифровых технологий требует ускоренной подготовки и переподготовки метеорологов, а также предпринимателей и государственных служащих, занимающихся хозяйственной деятельностью, чувствительной к погодным условиям.

Основные источники метеорологической информации

К основным источникам первичной метеорологической информации относятся следующие [2]:

1. Сеть метеорологических наземных станций – рис. 1-3

2. Сеть станций аэрологического зондирования атмосферы

3. Сеть метеорологических радиолокаторов – рис. 4

4. Группировка метеорологических и природоресурсных спутников

Рисунок 1 Метеоплощадка-источник первичной метео информации	Рисунок 2 Мировая сеть наземных метеорологических станций

Рисунок 3 Мировая сеть судовых автоматических метеостанций

Рисунок 4 Доплеровский метеорологический радиолокатор ДМРЛ-10

Автоматические метеорологические станции (АМС) — один из видов источников первичной метеорологической информации, предназначены для регистрации метеорологических параметров, таких как: температура, влажность, температура точки росы, направление и скорость ветра, сумма и интенсивность осадков и т.д. в автоматическом режиме. По назначению АМС бывают следующих типов [2] (рис.5):

Аэродромные Дорожные Железнодорожные Буйковые Судовые Передвижные Экологические Лесные Актинометрические 10) Гидрологические 11) Специализированные

Рисунок 5Виды автоматических метеорологических станций

Опыт создания автоматической метеорологической станции

Личный опыт создания автоматических метеорологических станций с помощью цифровых датчиков во время обучения по специальности, связанной с метеорологией, позволит студентам более углубленно рассматривать вопрос взаимодействия, понимания принципов работы метеорологических датчиков. В качестве основы было решено работать на базе цифровой платы Ардуино [3] – рис. 6.

Arduino представляет собой небольшую компьютерную управляющую плату с собственным процессором и памятью. Помимо них на плате есть несколько контактов, к которым можно подключать всевозможные компоненты, такие как датчики окружающей среды, светодиоды, моторы, роутеры и т.п. В зависимости от подключаемых к процессору устройств, плата Arduino программируется при помощи USB-кабеля с любого персонального компьютера. На рис. 6 представлена схема установки датчика температуры и влажности DHT22.

Рисунок 5 Плата Ардуино Уно	Рисунок 6 Схема подключения датчика температуры и влажности DHT22

Для активизации датчика и считывания показаний был написан следующий код.

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 4 //номерпина

// Одна из следующих строк закоментирована. Снимите комментарий, если подключаете датчик DHT11 к arduino

DHT dht(DHTPIN, DHT22); //Инициация датчика

//DHT dht(DHTPIN, DHT11);

void setup() {

Serial.begin(9600);

dht.begin();

}

void loop() {

delay(2000); // 2 секундызадержки

float h = dht.readHumidity(); //Измеряемвлажность

float t = dht.readTemperature(); //Измеряемтемпературу

if (isnan(h) || isnan(t)) { // Проверка. Если не удается считать показания, выводится «Ошибка считывания», и программа завершает работу

Serial.println("Ошибка считывания");

return;

}

Serial.print("Humidity: ");

Serial.print(h);

Serial.print(" %\t");

Serial.print("Temperature: ");

Serial.print(t);

Serial.println(" *C "); //Вывод показателей на экран

}

После выполнения кода заработал датчик и программа вывела корректные значения температуры и влажности учебного помещения.

Заключение

В ходе работы удалось создать макетное подобие автоматическое метеостанции, а также удалось получить базовые навыки создания автоматической метеостанции.

Реализация данного опыта включает в себя практический опыт для дальнейшего изучения и применения различных датчиков метеорологического направления на базе ARDUINO, а также возможное дальнейшее внедрение курса в программу обучения в моем университете и не только, как дополнительные факультативы для студентов, которые заинтересованы в изучении своей специальности.

Литература

Вязилов Е.Д. Цифровая трансформация гидрометеорологического обеспечения потребителей.Том I. Подходы по реализации. Обнинск: ФГБУ«ВНИИГМИ-МЦД», 2021. 356 с. 

Восканян К.Л., Кузнецов А.Д., Сероухова О.С. Автоматические метеорологические станции//Учебное пособие Санкт-Петербург. — 2016. — 170 с.

Симулятор платформы «Ардуино» для цифровых датчиков https://www.tinkercad.com/

Код для цитирования: Скопировать