Автоматизированная система управления метеорологических станций

1.3 Цель проектирования

Главной целью реализации направлений перспективного развития является создание и внедрение на начальном этапе в практику работы космодрома автоматизированной системы метеорологического обеспечения. Направления перспективного развития инфраструктуры метеорологического обеспечения.

2  Диагностический анализ объекта автоматизации

Метеорологическая информация

Метеорологические наблюдения производятся дежурной сменой ежечасно – начинаются за 10 минут до установленного срока и заканчиваются отсчетом значения атмосферного давления точно в срок наблюдения (в 00 минут каждого часа). При проведении ежечасных метеорологических наблюдений: инструментально измеряется (определяется визуально) количество, форма и высота нижней границы облаков, явления погоды, горизонтальная видимость, направление и скорость ветра, температура и влажность воздуха, атмосферное давление у поверхности земли.

Наблюдения за опасными и особо опасными явлениями погоды: проводятся по мере выявления угрозы их возникновения. Метеорологические наблюдения и измерения при резкоменяющейся метеорологической обстановке и при ухудшении погодных условий проводятся, через каждые 30 минут (в 00 и 30 минут каждого часа). Два раза в сутки производится измерение количества осадков, максимальной и минимальной температур. Комплексное радиозондирование атмосферы осуществляется в сроки, предусмотренные технологической документацией по обеспечению запусков РКН.

При проведении аэрологических измерений определяется атмосферное давление, температура, влажность воздуха, направление и скорость ветра (при температурно-ветровом зондировании. При проведении метеорологических радиолокационных измерений определяется высота нижней и верхней границы облаков, наличие и местоположение очагов гроз, кучево-дождевых и мощно-кучевых облаков, ливневых и обложных осадков, а также тенденция их развития, направление и скорость их перемещения.

Метеорологическое и аэрологическое обеспечение выполнения космических программ. Метеорологическое обеспечение выполнения космических программ на космодроме осуществляется персоналом комплекса метеорологического обеспечения. Начальник комплекса метеорологического обеспечения организует работу расчета метеорологического обеспечения в составе боевого расчета филиала.

3 Разработка системного проекта и ТЗ на проектирование и ТЗ на разработку программного продукта

3.1.1 Общие сведения

Полное наименование системы и её условное обозначение – Автоматизированная система управления метеостанции АМС - 2000.

Разработчик – студент группы ДА 5-43 филиала «Восход» МАИ – Солдатов К.Д., заказчик – Комплекс метеорологического обеспечения филиала ФГУП «ЦЭНКИ» «КЦ«Южный» на космодроме «Байконур».

Начало работ – 15.03.2012 г., окончание работ – 07.05.2012 г.

Результаты работы оформляются в виде пояснительной записки к курсовому проекту и программного комплекса системы. Заказчику предоставляется готовый программный продукт с прилагаемыми к нему сопровождающими документами: руководством пользователя и руководством программиста.

3.1.2 Назначение системы

Система относится к АС информационного типа и автоматизирует   процесс мониторинга данных на площадках космодрома, а также все параметры заносит в базу данных.

3.1.3 Требования к системе

Пользователем АСУ является инженер метео службы.

Надежность функционирования системы определяется надежностью функционирования технических средств (ПЭВМ) и программного обеспечения. Вероятность безотказной работы технических средств и программного обеспечения должна быть максимальной.

Безопасность при эксплуатации и обслуживании технических средств системы определяется Инструкциями по ТБ.

При эксплуатации и обслуживании технических средств системы необходимо учитывать уровни освещенности, вибрационных и шумовых нагрузок.

Необходимо, чтобы при разработке системы учитывались такие показатели как показатели взаимодействия человека с машиной и комфортность условий работы.

Техническое обслуживание необходимо производить по мере необходимости. Работы по обеспечению нормального функционирования технических и программных средств должен производить инженер-систематехник.

Проектируемая система будет хранить информацию, которая является крайне важной для метео отдела. Потеря ее из-за ошибочных действий пользователя или преднамеренного изменения или уничтожения данных может повлечь за собой серьезные последствия. Кроме того, часть информации носит конфиденциальный характер. Поэтому важно иметь средства защиты, обеспечивающие санкционированный доступ к программе.

Ограничение доступа заключается в создании некоторой физической замкнутой преграды вокруг объекта защиты.

Ограничение доступа к информации обеспечивается программными средствами.

3.2 Разработка требований к функциям, выполняемым системой

Информационная система предназначена для сбора, хранения, поиска, обработки и выдачи необходимой информации для инженера-синоптика.

3.2.1 Среда функционирования системы

Среда функционирования системы – комплекс метеорологического обеспечения филиала ФГУП «ЦЭНКИ» «КЦ«Южный» на космодроме «Байконур», необходимую для автоматизированного управления в данном учреждении.

3.2.3 Краткая характеристика системы

Система предназначена для автоматизации работы АМС -  2000.

Система должна обеспечивать поддержку и автоматизацию процессов:

- Снятия показаний температуры воздуха;

- Снятия показаний скорости ветра;

- Снятия показаний направления ветра;

- Снятия показаний атмосферного давления;

- Снятия показаний влажности.

Программа демонстрирует график изменения направления и скорости ветра на разных высотах.

Входная информация:

- Данные с температурного датчика;

- Данные с датчиков ветра;

- Данные с датчиков давления;

- Данные с датчиков влажности.

Выходная информация:

- Информация о температуре воздуха;

- Информация о направлении и скорости ветра на разных высотах;

- Информация об атмосферном давлении;

-Информация о влажности.

3.2.4 Основные решаемые задачи

Основной решаемой задачей является упрощение снятие метеоданных с различных площадок, по средствам сети Ethernet.  

3.2.5 Метеостанция АМС-2000

Назначение метеостанции

Наименование: автоматическая метеорологическая станция.

Обозначение: амс-2000.

        Метеостанция предназначена для непрерывного измерения, обработки,
отображения и регистрации следующих метеорологических параметров:

- Атмосферного давления;

- Температуры воздуха;

- Относительной влажности воздуха;

- Параметров ветра (скорости, направления);

Область применения метеостанции: метеорологическое обеспечение предприятий заказчика, мониторинг состояния окружающей природной среды, научные исследования в области метеорологии.

Для развертывания на открытом воздухе измерительных блоков и устройств, входящих в состав метеостанции, заказчиком должны быть подготовлены специальные площадки, отвечающие требованиям данного рэ и эксплутационной документации на составные части метеостанции.

В случае использования результатов измерений метеостанции службами «росгидромета», площадки, предназначенные для установки измерительных блоков и устройств также должны отвечать требованиям, изложенным в наставлении «наставления гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 3. Часть 1».

Для обеспечения надежности работы метеостанции заказчиком должны быть подготовлены л с, проложенные от мест установки измерительных блоков и устройств на открытом воздухе к месту установки арм в помещении. Лс должны отвечать требованиям данного рэ и эксплутационной документации на составные части метеостанции.

Условия эксплуатации, при которых составные части метеостанции сохраняют работоспособность, описываются в эксплутационной документации на соответствующие составные части. На те составные части, на которые нет отдельной документации, условия эксплуатации описываются в разделе «описание и работа составных частей метеостанции» данного рэ.

Технические характеристики

              в таблице 1.1 приведены метрологические характеристики параметров, измеряемых метеостанцией. Питание составных частей метеостанции производится от сети переменного тока:

- Напряжение 220 в ± 10%;

- Частота 50 + 2,5 гц.

Питание устройств, входящих в состав канала измерения температуры и влажности воздуха, а также канала измерения параметров ветра производится по лс напряжением постоянного тока 24 в.

Таблица 1 – АМС 2000

Рисунок 1 - Функциональная схема метеостанции амс-2000.

3.3 Нефункциональные требования

              3.3.1 Практичность

              Данный раздел включает требования, которые влияют на практичность.

              Время обучения работе с системой:

              1. для администратора системы 1-1,5 часа, включая время прочтения всей документации по системе;

2. для  пользователя системы – 30-60 минут, включая время прочтения обучающей документации.

3.3.2 Требования к надежности

Система должна удовлетворять следующим требованиям надежности:

1. предусмотреть контроль вводимой информации;

2. предусмотреть блокировку некорректных действий пользователя при работе с системой;

3. обеспечить целостность информации, хранящейся в базе данных.

3.4 Ограничения проектирования

3.4.1 Требования к видам обеспечения

В комплектацию ПЭВМ должны входить: монитор  LCD, клавиатура, манипулятор типа «мышь», ББП, коммутатор.

Конфигурация ПЭВМ должна быть следующей:

- Тип центрального процессора: Intel Pentium 4 531, 3000 MHz (15 x 200); кэш L1 – 16 кб/ядро, кэш L2 – 1 мб/ядро

- Системная плата: Asus P5GD2-TVM (2 PCI, 1 PCI-E x1, 1 PCI-E x16, Разъёмы ОЗУ              4 DDR2 DIMM,  Audio, Video, Gigabit LAN)

- Чипсет системной платы:              i915G

- Системная память:              DIMM1: 1 Гб DDR2-667

- Операционная система: Microsoft Windows XP Professional, Windows 7

- Пакет обновления ОС: Service Pack 3

- Тип ядра ОС              Multiprocessor Free (32-bit)

- Версия ОС              5.1.2600 (WinXP Retail)

Требования к программному обеспечению: ОС - Windows XP Professional, антивирус Microsoft Security.

Так же необходима локальная вычислительная сеть.

3.4.2 Требования к языкам программирования

Данная АИС была реализована на языке программирования Delphi 7. БД создана на SQL Server 2008. Выбор был сделан исходя из того, что БД созданную SQL Server можно расположить на сервере и осуществлять доступ с других компьютеров в сети. Также с помощью Delphi 7 можно легко получить доступ к данным (таблицам) специальными компонентами.

3.4.3 Требования к защите информации

Для защиты информации от несанкционированного доступа и разрушения должны быть осуществлены следующие мероприятия:

1)              по ограничению доступа:

- помещение, где будут находиться технические средства АСУ должно запираться на ключ и сдаваться под охрану;