Եղանակային կայան՝ շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի հիմնական գործիքը և կիրառման պրակտիկան

1. Եղանակային կայանների սահմանումը և գործառույթները
Եղանակային կայանը շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի համակարգ է, որը հիմնված է ավտոմատացման տեխնոլոգիայի վրա և կարող է իրական ժամանակում հավաքել, մշակել և փոխանցել մթնոլորտային միջավայրի տվյալներ: Որպես ժամանակակից օդերևութաբանական դիտարկման ենթակառուցվածք, դրա հիմնական գործառույթներն են՝

Տվյալների հավաքագրում. անընդհատ գրանցել ջերմաստիճանը, խոնավությունը, օդի ճնշումը, քամու արագությունը, քամու ուղղությունը, տեղումները, լույսի ինտենսիվությունը և այլ հիմնական օդերևութաբանական պարամետրերը

Տվյալների մշակում. Տվյալների կարգավորում և որակի վերահսկում՝ ներկառուցված ալգորիթմների միջոցով

Տեղեկատվության փոխանցում. Աջակցում է 4G/5G-ին, արբանյակային կապի և այլ բազմառեժիմային տվյալների փոխանցմանը

Աղետի մասին նախազգուշացում. ծայրահեղ եղանակային շեմերը ակնթարթային ահազանգեր են առաջացնում

Երկրորդ՝ համակարգի տեխնիկական ճարտարապետությունը
Զգացող շերտ
Ջերմաստիճանի սենսոր՝ պլատինե դիմադրություն PT100 (ճշգրտություն ±0.1℃)
Խոնավության սենսոր. Կոնդենսատորային զոնդ (0-100%RH միջակայք)
Անեմոմետր. Ուլտրաձայնային 3D քամու չափման համակարգ (լուծաչափ՝ 0.1 մ/վրկ)
Տեղումների մոնիթորինգ. Թափվող դույլի անձրևաչափ (լուծաչափ՝ 0.2 մմ)
Ճառագայթման չափում. Ֆոտոսինթետիկ ակտիվ ճառագայթման (PAR) սենսոր

Տվյալների շերտ
Edge Computing Gateway: Աշխատում է ARM Cortex-A53 պրոցեսորով
Պահպանման համակարգ՝ Աջակցում է SD քարտի տեղական պահեստին (առավելագույնը՝ 512 ԳԲ)
Ժամանակի կարգավորում՝ GPS/Beidou երկռեժիմային ժամանակաչափ (ճշգրտություն ±10 մվ)

Էներգետիկ համակարգ
Երկակի սնուցման լուծում՝ 60 Վտ արևային վահանակ + լիթիում-երկաթի ֆոսֆատային մարտկոց (-40℃ ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում)
Էներգիայի կառավարում՝ Դինամիկ քնի տեխնոլոգիա (սպասման ռեժիմի հզորություն <0.5 Վտ)

Երրորդ՝ արդյունաբերական կիրառման սցենարներ
1. Խելացի գյուղատնտեսական պրակտիկաներ (հոլանդական ջերմոցային կլաստեր)
Տեղակայման պլան՝ Յուրաքանչյուր 500 քմ մակերեսով ջերմոցի համար տեղադրել 1 միկրոօդերևութաբանական կայան

Տվյալների կիրառում.
Ցողի նախազգուշացում. շրջանառության օդափոխիչի ավտոմատ մեկնարկ, երբ խոնավությունը >85% է
Լույսի և ջերմության կուտակում. արդյունավետ կուտակված ջերմաստիճանի (ԱԱԿ) հաշվարկ՝ բերքահավաքը ուղղորդելու համար
Ճշգրիտ ոռոգում. Ջրի և պարարտանյութերի համակարգի կառավարում՝ հիմնված գոլորշիացման (ET) վրա
Օգուտների տվյալներ՝ ջրի խնայողություն 35%, փետուրային բորբոսի դեպքերի նվազում 62%-ով

2. Օդանավակայանի ցածր մակարդակի քամու սղման մասին նախազգուշացում (Հոնկոնգի միջազգային օդանավակայան)
Ցանցային սխեմա՝ թռիչքուղու շուրջ 8 գրադիենտային քամու դիտարկման աշտարակներ

Վաղ նախազգուշացման ալգորիթմ.
Հորիզոնական քամու փոփոխություն. քամու արագության փոփոխություն ≥15 կմ 5 վայրկյանի ընթացքում
Ուղղահայաց քամու կտրում. քամու արագության տարբերություն 30 մ բարձրության վրա ≥10 մ/վրկ
Արձագանքման մեխանիզմ. Ավտոմատ կերպով միացնում է աշտարակի տագնապը և ուղղորդում շրջանցիկ շարժումը։

3. Ֆոտովոլտային էլեկտրակայանի արդյունավետության օպտիմալացում (Նինգսիա 200 ՄՎտ հզորությամբ էլեկտրակայան)

Մոնիթորինգի պարամետրեր՝
Բաղադրիչի ջերմաստիճանը (հետևի ինֆրակարմիր մոնիթորինգ)
Հորիզոնական/թեք հարթության ճառագայթում
Փոշու նստվածքի ինդեքս

Խելացի կարգավորում.
Ջերմաստիճանի յուրաքանչյուր 1°C բարձրացման դեպքում ելքային հզորությունը նվազում է 0.45%-ով։
Ավտոմատ մաքրումը ակտիվանում է, երբ փոշու կուտակումը հասնում է 5%-ի

4. Քաղաքային ջերմային կղզու էֆեկտի ուսումնասիրություն (Շենժենի քաղաքային ցանց)

Դիտարկման ցանց. 500 միկրոկայաններ կազմում են 1 կմ×1 կմ ցանց

Տվյալների վերլուծություն։
Կանաչ տարածքների սառեցման ազդեցությունը. միջինում 2.8℃ նվազում
Շենքերի խտությունը դրականորեն կապված է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ (R²=0.73):
Ճանապարհային նյութերի ազդեցությունը. ասֆալտե ծածկույթի ջերմաստիճանի տարբերությունը օրվա ընթացքում հասնում է 12℃-ի

4. Տեխնոլոգիական էվոլյուցիայի ուղղությունը
Բազմաղբյուր տվյալների միաձուլում

Լազերային ռադարային քամու դաշտի սկանավորում

Միկրոալիքային ռադիոմետրի ջերմաստիճանի և խոնավության պրոֆիլը

Արբանյակային ամպային պատկերի իրական ժամանակի ուղղում

Արհեստական բանականությամբ բարելավված հավելված

LSTM նեյրոնային ցանցի տեղումների կանխատեսում (ճշգրտության բարելավում 23%-ով)

Եռաչափ մթնոլորտային դիֆուզիայի մոդել (քիմիական պարկի արտահոսքի մոդելավորում)

Նոր տեսակի սենսոր

Քվանտային գրավիմետր (ճնշման չափման ճշգրտություն՝ 0.01 հՊա)

Թերահերցային ալիքային տեղումների մասնիկների սպեկտրի վերլուծություն

V. Բնորոշ դեպք՝ Յանցզի գետի միջին հոսանքում լեռնային ջրհեղեղի մասին նախազգուշացման համակարգ
Տեղակայման ճարտարապետություն՝
83 ավտոմատ եղանակային կայաններ (լեռնային գրադիենտի տեղակայում)
Ջրի մակարդակի մոնիթորինգ 12 հիդրոգրաֆիկ կայաններում
Ռադարային արձագանքի ասիմիլյացիայի համակարգ

Վաղ նախազգուշացման մոդել.
Արագ հեղեղի ինդեքս = 0.3×1ժ անձրևի ինտենսիվություն + 0.2× հողի խոնավության պարունակություն + 0.5× տեղագրական ինդեքս

Արձագանքի արդյունավետությունը.
Զգուշացման ժամկետը 45 րոպեից ավելացավ մինչև 2.5 ժամ
2022 թվականին մենք հաջողությամբ զգուշացրեցինք յոթ վտանգավոր իրավիճակների մասին
Վթարների թիվը նախորդ տարվա նույն ժամանակահատվածի համեմատ նվազել է 76 տոկոսով

Եզրակացություն
Ժամանակակից օդերևութաբանական կայանները զարգացել են մեկ դիտարկման սարքավորումներից մինչև ինտելեկտուալ IoT հանգույցներ, և դրանց տվյալների արժեքը խորը կերպով ազատվում է մեքենայական ուսուցման, թվային երկվորյակների և այլ տեխնոլոգիաների միջոցով: Համաշխարհային օվկիանոսի համաշխարհային դիտարկման համակարգի (WIGOS) զարգացման շնորհիվ բարձր խտության և բարձր ճշգրտության օդերևութաբանական մոնիթորինգի ցանցը կդառնա կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարի և կայուն մարդկային զարգացման համար որոշումների կայացման հիմնական աջակցություն տրամադրելու հիմնական ենթակառուցվածքը: