Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Информационные технологии, Телекоммуникации, Электроника
Размещена 19.05.2015.

Система прогнозирования затоплений. Обоснование актуальности темы исследования. Концепция исследования.

Семыкин Андрей Викторович

Оренбургский государственный университет

студент

Султанов Н.З. профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой систем автоматизации производства


Аннотация:
В данной статье рассматривается построение концепции теоретического исследования и целесообразности практического воплощения системы прогнозирования затоплений и подтоплений. Рассматривается актуальность темы исследования, недостатки существующих систем, экономическое обоснование проекта, а также критерии его полезности.


Abstract:
This article discusses the construction of the theoretical concept of the study and feasibility of a practical embodiment of the system of forecasting of inundation and flooding. Discusses the relevance of the research topic, the shortcomings of existing systems, feasibility of the project, as well as the criteria of its usefulness.


Ключевые слова:
система прогнозирования; затопление; подтопление; анализ; прогноз; экономические затраты

Keywords:
forecasting system; flooding; flooding; analysis; prediction; economic costs


УДК 62-529

Введение

В данной статье рассматривается построение концепции  теоретического исследования и  целесообразности практического воплощения системы прогнозирования затоплений и подтоплений.  Рассматривается актуальность темы исследования,  недостатки существующих систем, экономическое обоснование проекта, а также критерии его полезности.            

1. Обоснование актуальности темы исследования

2. Концепция проекта "Система прогнозирования затоплений". Цели, задачи, методы, материалы.   

3.  Результаты и выводы

1. Обоснование актуальности темы исследования

Система прогнозирования  затопления и подтопления - аппаратно - программный комплекс, предназначенный для регистрации факта повышения уровня воды до критического уровня, сбора и анализа информации об уровне  и скорости распространения воды, прогнозирования возможных зон затопления и  подтопления.

Данная тема исследований приобрела особую актуальность в свете событий  в г. Крымске Краснодарского края, летом 2013 года.  По опубликованным данным, наводнение привело к гибели 153 человек, безвестному исчезновению 2 человек, причинению тяжкого вреда 5 местным жителям.  Было затоплено более 7,2 тысяч жилых домов. Полностью утратили имущество 29 тысяч граждан, частично - более 5,5 тысяч.  Как было отмечено главой МЧС России Владимиром Пучковым: "К сожалению, комплексной работы проведено не было, со стороны руководителей  на местах и отдельных служб были допущены ошибки. Не все население было оповещено в установленные сроки".[1]

Все это указывает на необходимость совершенствования системы оповещения населения, снижения влияния человеческого фактора на систему оповещения, ее автоматизацию.   

Автоматизация системы прогнозирования затоплений и подтоплений позволит более точно и в кратчайшие сроки выявлять критическое повышение уровня воды, сигнализировать об этом и определять предполагаемую область затопления,  на основе математических алгоритмов.   

 За счет организации базы данных и  накопления данных о затоплениях и подтоплениях в предыдущие периоды,  повышается точность и снижается время на  подготовку  прогнозов распространения воды.

Результатом проведения данных мероприятий станет предотвращение гибели людей и значительное сокращение экономических потерь, в результате своевременного оповещения населения и принятия адекватных мер по эвакуации людей, сохранению имущества.

Нами также был проведено сравнение современных систем  мониторинга и прогнозирования  затопления и подтопления.   Проведенный анализ выявил ряд существенных недостатков современных систем прогнозирования. В ходе проведения анализа были рассмотрены следующие системы прогнозирования: 

- Google Flood Map [2]

- ArcGIS  Standard (ArcEditor) 3

- ГИС Карта 20114

Недостатки представленных  систем прогнозирования

Главным и наиболее существенным недостатком представленных образцов является то, что в данных программах рассчитывается лишь математическая модель возможного затопления, без привязки к конкретным условиям местности, сложившимся на данный период. То есть не учитываются сложившиеся сезонные условия для данной территории.  По нашему мнению, при проектировании системы  необходимо обеспечить возможность изменения анализа и прогноза затоплений и подтоплений во времени и в зависимости от сложившихся гидрологических условий.  Наиболее существенным недостатком  Google Flood Map является отсутствие разделения зон предполагаемого  затопления по уровню опасности( то есть вероятности наступления затопления и подтопления), отсутствие возможности прогнозирования затопления в зависимости от гидрологических условий.  Это затрудняет для прогнозирование затоплений и подтоплений, несмотря на низкие затраты по эксплуатации.  Представленные недостатки основных систем прогнозирования, позволяют, по нашему мнению, говорить о том, что необходимо создавать новые  аппаратно-программные комплексы, отслеживающие ситуацию в реальном времени и позволяющие получать точные прогнозы развития  гидрологической ситуации  не только на ближайшие часы, но и  на более длительный период времени.       

2. Концепция проекта "Система прогнозирования затоплений". Цели, задачи, методы, материалы   

1. Наименование проекта

"Автоматизированная система прогнозирования затоплений".

2. Цели проекта.

Основной целью проекта является  создание автоматизированной системы контроля гидрологической ситуации на водоемах и прогнозирования возможного  затопления территорий. 

3. Результаты проекта.

Основным результатом данного проекта является создание аппаратно-программного комплекса для контроля уровня воды на искусственных и естественных водоемах, прогнозирования возможных сценариев развития затопления на прилегающей территории, прогноз площади затопления, оповещения населения в случае  угрозы возникновения критической ситуации, опасной для жизни и здоровья населения, угрозы утраты  имущества.

Созданная система должна включать в себя :

1) Аппаратную часть измерительных постов.  Под аппаратной частью подразумеваются собранные и готовы к эксплуатации посты контроля гидрологической ситуации. Посты контроля включают в себя: 1) датчики уровня воды 2) головное устройство, производящее первичную обработку и передачу данных на головной пост посредством радиоканала или GSM-связи.

2) Аппаратно-программное обеспечение ценрального поста. Включает в себя: приемники данных с постов гидрологического контроля.

В качестве приемников данных могут рассматриваться как cредства GSM связи, так и  приемники данных по  зарезервированному радиоканалу.

В качестве основы для программной части системы рассматривается база данных, содержащая параметры уровня и скорости распространения воды, полученные от аппаратной части системы.

На основе имеющихся в базе данных параметров распространения воды, при  помощи технологии Open GL и имеющихся картографических систем, таких как Яндекс.Карты и  Google Map при помощи методов математического моделирования, с определенной вероятностью,  рассчитывается величина и конфигурация площадей, попадающих под затопление. На основе расчетов составляется общий отчет о гидрологической ситуации.

Данный отчет является вспомогательным средством при планировании мер по эвакуации людей, спасению имущества.

4. Ключевые участники и заинтересованные стороны.

Ключевыми участниками и заинтересованными сторонами в данном проекте являются органы власти муниципальных образований, МЧС.  

5. Ресурсы проекта.

Требуемые ресурсы для осуществления проекта и их стоимость, а также планируемая прибыль представлены в таблице 1.

Таблица 1.- Основные ресурсы и полная стоимость проекта. 
Элементы затрат
Стоимость , руб.
Сырье и материалы
200,00
Электроэнергия на производственные нужды
911,48
Зарплата (основная +дополнительная 10%)
38118,16
Начисления на зарплату
10534,48
Общехозяйственные расходы (в т.ч амортизация )
11435,45
Общепроизводственные расходы
26682,71
Полная себестоимость
87882,28
Интеллектуальная собственность (10% от полной себестоимости )
8788,23
Прибыль (10% от полной себестоимости )
8788,23
Отпускная цена
105458,74

6. Сроки осуществления проекта.

Проект планируется осуществить в течении двух лет.

7.  Основные виды рисков.

1. Риски несоблюдения графика и превышения бюджета проекта.

Данный вид рисков может возникнуть в течении проекта из-за повышения закупочных цен на радиоэлектронные  компоненты устройств. Снизить  вероятность проявления данного вида рисков можно путем приблизительной оценки стоимости компонентов на этапе проектирования аппаратной части. Также снизить вероятность проявления данного вида рисков можно путем оптовых закупок радиоэлектронных компонентов и заключение предварительных соглашений на поставку радиоэлектронных компонентов.

2.  Маркетинговый риск, риск недополучения прибыли.

Данный вид рисков можно минимизировать заключая предварительные соглашения о закупке систем мониторинга. В случае  отсутствия заказов на системы мониторинга в  форме полной поставки, возможна реконфигурация системы под нужды конкретного заказчика .  В случае реконфигурации системы под требования заказчика система может поставляться с иным набором датчиков и адаптированным  под требования  программным обеспечением.  

8. Основные критерии приемки

1) Точность измерений производимых  аппаратной частью  постов гидроконтроля

2) Отсутствие критических  ошибок при производстве измерений.

3) Отсутствие ложных срабатываний системы.

4) Возможность построения прогнозов по полученным  с помощью аппаратной части данным об уровне и скорости распространения воды.

9. Обоснование полезности проекта

Автоматизация системы прогнозирования затоплений и подтоплений позволит более точно и в кратчайшие сроки выявлять критическое повышение уровня воды, сигнализировать об этом и определять предполагаемую область затопления,  на основе математических алгоритмов. Однако, данный вид прогнозов заставляют работать с большими объемами данных в течение весьма ограниченного времени. Кроме того, при изменении гидрологических условий, может потребоваться корректировка прогнозов. При этом важно помнить:  эффективность ручного труда в данных условиях низка. Именно поэтому и появляется идея автоматизировать наиболее трудоемкие и критичные ко времени участки, добиваясь общего повышения быстродействия системы и ее экономической эффективности. За счет организации базы данных и  накопления данных о затоплениях и подтоплениях в предыдущие периоды,  повышается точность и снижается время на  подготовку  прогнозов распространения воды. Результатом проведения данных мероприятий станет предотвращение гибели людей и значительное сокращение экономических потерь, в результате своевременного оповещения населения и принятия адекватных мер по эвакуации людей, сохранению имущества.

10.  Результаты и выводы

Учитывая все, изложенное выше, можно прийти к выводу о том, что данная система будет чрезвычайно полезна в случае ее практической реализации. Использование данной системы поможет спрогнозировать площади затопления и принять адекватные меры для эвакуации людей и имущества.Общая себестоимость системы может быть снижена путем оптовых закупок радиоэлектронных компонентов и заключение предварительных соглашений на поставку радиоэлектронных компонентов.

Библиографический список:

1. В. Волков Трагедия Крымска учит многому/ В. Волков// Гражданская защита.-2013 .-№1.- С 22-24.
2. Flood Map: Water Level Elevation Map (Beta). URL: www.floodmap.net
3. Обзор ArcGIS for Desktop Standard (ArcEditor) ). URL: http://www.esri-cis.ru/products/arceditor/detail/review/
4. Профессиональная ГИС Карта 2011.URL: http://www.esri-cis.ru/products/arceditor/detail/review/




Рецензии:

19.05.2015, 23:36 Каменев Александр Юрьевич
Рецензия: Несмотря на актуальность затронутой проблемы, в статье не хватает (с учётом её обзорной направленности) статистических данных в виде диаграмм и графиков, структурных схем и математических моделей предлагаемых и рассматриваемых решений, чёткого выделения роли автора в решении проблемы. Статья требует серьёзной доработки, к печати на данном этапе не рекомендуется ввиду недостаточной "наукообразности".



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх