1. Вызначэнне і функцыі метэастанцый
Метэаралагічная станцыя — гэта сістэма маніторынгу навакольнага асяроддзя, заснаваная на тэхналогіі аўтаматызацыі, якая можа збіраць, апрацоўваць і перадаваць даныя аб атмасферным стане ў рэжыме рэальнага часу. Як інфраструктура сучасных метэаралагічных назіранняў, яе асноўныя функцыі ўключаюць:
Збор дадзеных: бесперапынны запіс тэмпературы, вільготнасці, ціску паветра, хуткасці ветру, кірунку ветру, ападкаў, інтэнсіўнасці асветленасці і іншых асноўных метэаралагічных параметраў
Апрацоўка дадзеных: каліброўка дадзеных і кантроль якасці з дапамогай убудаваных алгарытмаў
Перадача інфармацыі: падтрымка 4G/5G, спадарожнікавай сувязі і іншых шматмодавых перадач дадзеных
Папярэджанне аб стыхійных бедствах: экстрэмальныя парогі надвор'я выклікаюць імгненныя абвесткі
Па-другое, тэхнічная архітэктура сістэмы
Адчувальны пласт
Датчык тэмпературы: плацінавы рэзістар PT100 (дакладнасць ±0,1 ℃)
Датчык вільготнасці: ёмістны зонд (дыяпазон 0-100% адноснай вільготнасці)
Анемометр: ультрагукавая 3D-сістэма вымярэння ветру (дазвол 0,1 м/с)
Маніторынг ападкаў: перакульвальны каўшовы ападкамер (разрозненне 0,2 мм)
Вымярэнне радыяцыі: датчык фотасінтэтычна актыўнага выпраменьвання (ФАР)
Слой дадзеных
Шлюз перыферыйных вылічэнняў: працуе на базе працэсара ARM Cortex-A53
Сістэма захоўвання дадзеных: падтрымка лакальнага захоўвання SD-карт (максімум 512 ГБ)
Каліброўка часу: двухрэжымны сінхранізацыя GPS/Beidou (дакладнасць ±10 мс)
Энергетычная сістэма
Падвойнае рашэнне для сілкавання: сонечная панэль магутнасцю 60 Вт + літый-жалеза-фасфатная батарэя (тэмпература пры -40℃)
Кіраванне харчаваннем: тэхналогія дынамічнага сну (энергаспажыванне ў рэжыме чакання <0,5 Вт)
Па-трэцяе, сцэнарыі прымянення ў прамысловасці
1. Практыка разумнага земляробства (Галандскі кластар цяпліц)
План разгортвання: Размясціць 1 мікраметэаралагічную станцыю на кожную цяпліцу плошчай 500 кв. м.
Прыкладанне для перадачы дадзеных:
Папярэджанне аб расе: аўтаматычны запуск цыркуляцыйнага вентылятара пры вільготнасці >85%
Назапашванне святла і цяпла: разлік эфектыўнай назапашанай тэмпературы (ЭКТ) для кіравання зборам ураджаю
Дакладнае арашэнне: кіраванне сістэмай вады і ўгнаенняў на аснове эвапатранспірацыі (ET)
Дадзеныя аб перавагах: эканомія вады 35%, захворванне на ілжывую расу зніжаецца на 62%
2. Папярэджанне аб зруху ветру на малых вышынях у аэрапорце (міжнародны аэрапорт Ганконга)
Схема сеткавага размяшчэння: 8 вежаў назірання за градыентам ветру вакол узлётна-пасадачнай паласы
Алгарытм ранняга папярэджання:
Гарызантальнае змяненне ветру: змяненне хуткасці ветру ≥15 вузлоў на працягу 5 секунд
Вертыкальны разрэз ветру: розніца хуткасці ветру на вышыні 30 м ≥10 м/с
Механізм рэагавання: аўтаматычна запускае сігналізацыю на вежы і накіроўвае палёт на другі круг
3. Аптымізацыя эфектыўнасці фотаэлектрычнай электрастанцыі (электрастанцыя Нінся магутнасцю 200 МВт)
Параметры маніторынгу:
Тэмпература кампанентаў (інфрачырвоны маніторынг задняй панэлі)
Выпраменьванне гарызантальнай/нахільнай плоскасці
Індэкс адкладаў пылу
Інтэлектуальнае рэгуляванне:
Выхад памяншаецца на 0,45% на кожныя 1℃ павышэння тэмпературы
Аўтаматычная ачыстка запускаецца, калі назапашванне пылу дасягае 5%
4. Даследаванне эфекту гарадскога цеплавога астрава (гарадская сетка Шэньчжэня)
Сетка назірання: 500 мікрастанцый утвараюць сетку 1 км × 1 км
Аналіз дадзеных:
Ахаладжальны эфект зялёных насаджэнняў: сярэдняе зніжэнне на 2,8℃
Шчыльнасць забудовы станоўча карэлюе з павышэннем тэмпературы (R²=0,73)
Уплыў дарожных матэрыялаў: перапад тэмператур асфальтавага пакрыцця на працягу дня дасягае 12℃
4. Кірунак тэхналагічнай эвалюцыі
Аб'яднанне дадзеных з некалькіх крыніц
Лазернае радыёлакацыйнае сканіраванне поля ветру
Тэмпературны і вільготнасны профіль мікрахвалевага радыёметра
Карэкцыя спадарожнікавага воблачнага малюнка ў рэжыме рэальнага часу
Прыкладанне з удасканаленым штучным інтэлектам
Прагноз ападкаў з дапамогай нейроннай сеткі LSTM (палепшаная дакладнасць на 23%)
Трохмерная мадэль атмасфернай дыфузіі (мадэляванне ўцечак у хімічным парку)
Датчык новага тыпу
Квантавы гравіметр (дакладнасць вымярэння ціску 0,01 гПа)
Аналіз спектру часціц ападкаў тэрагерцавых хваль
V. Тыповы выпадак: сістэма папярэджання аб паводках у горах у сярэднім цячэнні ракі Янцзы
Архітэктура разгортвання:
83 аўтаматычныя метэастанцыі (разгортванне ў горным схіле)
Маніторынг узроўню вады на 12 гідраграфічных пастах
Сістэма асіміляцыі рэха-радара
Мадэль ранняга папярэджання:
Індэкс раптоўнай паводкі = 0,3 × інтэнсіўнасць дажджу за 1 гадзіну + 0,2 × вільготнасць глебы + 0,5 × тапаграфічны індэкс
Эфектыўнасць рэагавання:
Папярэджанне павялічана з 45 хвілін да 2,5 гадзін
У 2022 годзе мы паспяхова папярэдзілі сем небяспечных сітуацый
Колькасць ахвяр знізілася на 76 працэнтаў у параўнанні з аналагічным перыядам мінулага года
Выснова
Сучасныя метэастанцыі прайшлі шлях ад адзінкавага абсталявання для назірання да інтэлектуальных вузлоў Інтэрнэту рэчаў, і каштоўнасць іх дадзеных значна раскрываецца дзякуючы машыннаму навучанню, лічбавым двайнікам і іншым тэхналогіям. З развіццём Глабальнай сістэмы назіранняў СМА (ІГСН) сетка метэаралагічнага маніторынгу з высокай шчыльнасцю і высокай дакладнасцю стане асноўнай інфраструктурай для вырашэння праблем змены клімату і забеспячэння ключавой падтрымкі прыняцця рашэнняў для ўстойлівага развіцця чалавецтва.
Час публікацыі: 17 лютага 2025 г.