Opis systemu. AWOS - Automated Weather Observation System. Biuro Handlowe:

Transkrypt

1 Opis systemu AWOS - Automated Weather Observation System 1

2 Spis treści 1 Schematyczny przegląd systemu - alternatyna I zdalny hosting Przykładowy projekt systemu Stacjonarna stacja AWOS Pojedyncza stacja stacjonarna składa się z Czujniki Urządzenia komunikacji GMS - General Monitoring Station Zaleta otwartego systemu Wysoka niezawodność niska obsługowość Droga startowa - czujniki Pojedynczy zestaw czujników drogi startowej składa się z Czujników Oprawa Urządzenia komunikacji GUI/ oprogramowanie prezentujące

3 1 Schematyczny przegląd systemu - alternatywa I - zdalny hosting Alternatywa ta oznacza, że dane pochodzące z czujników przesyłane są do serwera ASFT, tworzącego kopię zapasową danych. Firma ASFT prowadzi nadzór nad stacjami i czujnikami, wykrywa jakiekolwiek błędy oraz obsługuje dane (odzyskiwanie, przechowywanie, kopie zapasowe). System składa się z następujących składników (patrz rysunek poniżej): a. Czujniki zbierające dane dotyczące warunków pogodowych oraz tych, panujących na nawierzchni b. GMS (General Monitoring Station) - lokalny serwer do zbierania danych i monitorujący stan stacji c. Komunikacja poprzez GPRS d. Serwer ASFT zawiera I. GMC (General Monitoring Computer) - "globalny" serwer zarządzający poszczególnymi stacjami i prowadzący nad nimi nadzór, uruchamiający obsługę bazy danych w przypadku, gdy dane są odzyskiwane, przetwarzane, przechowywane oraz prezentujący dane użytkownikowi końcowemu w Intra-/ Internecie. II. Zabezpieczony serwer, tworzący kopie zapasowe danych - do przechowywania danych III. Ftp dla dzielenia się danymi z rozpoznanymi i autoryzowanymi użytkownikami (np. Meteogroup dla prognozowania pogody) IV. Serwer web dla zapewnienia chronionego hasłem dostępu przez Internet do GUI (Graphical User Interface - graficznego interfejsu użytkownika) V. Serwer ten pozwala także na łatwą integrację z innymi preferowanym komputerem głównym (stacją bazową) lub podsystemem e. Graphical User Interface (GUI) - Graficzny Interfejs Użytkownika - chroniony hasłem dostęp do GUI przez Internet (Graphical User Interface) Dane przesyłane są bezpośrednio z serwera ASFT do Meteogroup poprzez zabezpieczony ftp-serwer i używane są do przygotowywania prognoz pogody oraz użycia retrospektywnego w celu ciągłego ulepszania prognoz - model specyficznego mikroklimatu lotniska. Platformy GMS i GMC zaprojektowane są jako rozwiązania otwarte, dające możliwość integracji każdego rodzaju sensorów przy minimalnym dostosowaniu oprogramowania. 3

4 2 Schematyczny przegląd systemu - alternatywa II - wewnętrzny hosting Alternatywa oznacza, że cały system zlokalizowany jest u Klienta. Różnica pomiędzy tym rozwiązaniem a alternatywą zdalnego hostingu jest taka, że w rozwiązaniu II cała odpowiedzialność za zbieranie danych, ich obsługę, przechowywanie, integrację i łączenie z serwisem web spoczywa na Kliencie. System składa się z następujących składników (patrz rysunek poniżej): a. Czujniki zbierające dane dotyczące warunków pogodowych oraz tych, panujących na nawierzchni b. GMS (General Monitoring Station) - lokalny serwer do zbierania danych i monitorujący stan stacji c. Komunikacja pomiędzy poszczególnymi stacjami (GMS) oraz systemem nadzorującym odbywa się poprzez: I. Modem krótkiego zasięgu II. PSTN - tradycyjną sieć telefoniczną III. Radio IV. GPRS d. GMC (General Monitoring Computer) globalny serwer zarządzający i nadzorujący różne lokalne stacje oraz uruchamiający obsługę bazy danych, gdzie informacje są przetwarzane, przechowywane i prezentowane. W tym rozwiązaniu Klient odpowiedzialny jest za wszystkie końcowe ustawienia, które obejmują między innymi: I. Końcowy sprzęt II. Operacje systemu III. Problemy natury IT IV. Utrzymanie V. Przechowywanie danych VI. Kopie zapasowe danych VII. Jakąkolwiek integrację dotyczącą udostępniania danych VIII. Jakikolwiek serwis web etc. e. Graphical User Interface (GUI) Graficzny Interfejs Użytownika System składa się z jednego (1) GMC, który także obsługuje GUI na dowolnej liczbie wyświetlaczy (monitorów). Do jednego systemu GMC może zostać podłączona dowolna ilość stacji (składających się z czujników i GMS). Komunikacja może następować poprzez modem krótkiego zasięgu, sieć telefoniczną lub GPRS. GMC składa się ze standardowego komputera PC, wyposażonego w oprogramowanie służące do pobierania danych z GMS, przechowywania ich w bazie danych i prezentowania końcowemu użytkownikowi w formie graficznej (GUI). Platformy GMS i GMC zaprojektowane są jako rozwiązania otwarte, dające możliwość integracji każdego rodzaju sensorów przy minimalnym dostosowaniu oprogramowania. 4

5 3 Projekt systemu Oferowany system składa się z (każdy element systemu opisany jest w dalszej części tego dokumentu): - Jedna (1) stacja stacjonarna, wyposażona jak poniżej (AWOS1) - Dwa (2) klastry czujników drogi startowej, jeden na każdym końcu drogi startowej. Każdy z klastrów składa się z jednego czujnika temperatury nawierzchni oraz trzech (3) czujników punktu zamarzania (RWY_AWOS1 & RWY_AWOS2) - Komunikacja poprzez GPRS lub LAN - Nadzór nad systemem 24/7 oraz przechowywanie danych, przetwarzanie i ich prezentowanie poprzez chroniony hasłem, zabezpieczony serwer web. 5

6 4 Stacjonarna stacja AWOS 4.1 Pojedyncza stacja składa się z: I. Czujników II. Urządzenia komunikacji III. GMS (General Monitoring Station) 4.2 Czujniki Prędkość wiatru Zakres pomiaru Dokładność < ± 3 Kierunek wiatru Zakres pomiaru Dokładność Temperatura powietrza Zakres pomiaru Dokładność m/s ±0.3 m/s (<10 m/s) <2% (>10m/s) C < ± 0.3 C Wilgotność względna Zakres pomiaru 0 100% Dokładność ± 2%, 0 90% ±3%, % Opady Optic Eye MKII Klasyfikacja opadów: mżawka, deszcz, śnieg, deszcz ze śniegiem, zamiecie śnieżne Ilość opadów mm/h (chwilowe i zakumulowane) Dokładność (deszcz) < ± 5% Dokładność (śnieg) < ± 20% ilość geometryczna NIE ILOŚĆ WODY 4.3 Urządzenia komunikacji Komunikacja ze stacji może odbywać się poprzez - LAN - modem krótkiego zasięgu - PSTN sieć telefoniczną - Radio link - GPRS 6

7 4.4 GMS - General Monitoring Station General Monitoring Station firmy ASFT jest zaawansowaną platform komunikacyjną dla systemu monitorowania statusu warunków pogodowych, panujących na pasie startowym/ drodze. Wszystkie poszczególne elementy GMS zostały wybrane pod kątem niezawodnego działania w różnych warunkach klimatycznych i w długim okresie użytkowania. Procesor i oprogramowanie zostały wybrane i zaprojektowane do wykonywania obliczeń wymagających dużej pojemności oraz do łatwego aktualizowania. System pogodowy firmy ASFT oparty jest na trzech zasadach: - Otwartości systemu - Wysokiej niezawodności - Krótkiego czasu naprawy (niska obsługowość) 4.5 Przewaga otwartego systemu Rozwiązanie zapewniające otwarty system oznacza, że jest on otwarty na integrację. Jakikolwiek czujnik, bez względu na jego producenta, może zostać łatwo dołączony do systemu, po wprowadzeniu jedynie niewielkich zmian w oprogramowaniu. Dane wyjściowe z systemu także są otwarte, co oznacza, że one także mogą zostać łatwo wprowadzone do jakiegokolwiek innego systemu (aktualnie lub w przyszłości) i odgrywać rolę gospodarza lub podsystemu większego systemu. Dzięki najnowocześniejszemu rozwiązaniu otwartego systemu firmy ASFT, nasi klienci mogą podnosić poziom bezpieczeństwa oraz dostępność dróg i pasów startowych, obniżać koszty i chronić środowisko. Dzięki zasadzie otwartości systemu możliwe jest zintegrowanie najlepszych produktów i dostępnych serwisów w jeden, najbardziej kompleksowy system na rynku. Nasze rozwiązania mogą zostać dostosowane w celu spełnienia Państwa potrzeb. Dajemy Państwu możliwość dodania nawet swoich funkcji do systemu lub pracy nad wprowadzaniem przyszłych modyfikacji/ rozszerzeń. 4.6 Wysoka niezawodność niska obsługowość System został także zaprojektowany zgodnie z zasadą wysokiej niezawodności i niskiej obsługowości. Tłumaczy to dlaczego system został oparty na bazie modułów, z pojedynczą płytką drukowaną w centrum projektu. Oznacza to, że w rzadkim przypadku wystąpienia usterki, usunięcie błędu sprowadza się jedynie do wymiany modułu, co powoduje, że cała stacja ponownie działa poprawnie. Doprowadziło to do osiągnięcia imponującego średniego czasu naprawy stacji MTTR (Mean Time To Repair) równego 0,3 godziny (20 minut). Projekt opisany powyżej oraz w sekcji GMS doskonale wskazuje na ponadprzeciętną stabilność i niezawodność. Wartością kluczową opisującą działanie jest MTBF (Mean Time Between Failure średni czas pomiędzy usterkami), opisane jako łączna liczba godzin pracy dzielona przez ilość błędów w tym samym okresie. Jednym z największych systemów pogodowych sieci połączonych jest szwedzki System Drogowej Informacji Pogodowej, obejmujący cały kraj, oparty na systemie firmy ASFT. Składa się on z ponad 800 stacji, działających od 1998, zapewniających dowód koncepcji działania przez więcej niż 100 milionów godzin. Skutkuje to kluczowymi obliczeniami poniżej: - Ponadprzeciętna stabilność i niezawodność z MTBF > h - Łatwość obsługi z MTTR < 0,3 h Obliczenie MTBF opisane jest jako łączna liczba godzin pracy dzielona przez ilość błędów w tym samym okresie. Szwecja posiada obecnie 812 stacji, z których pierwsza działa od 1998 roku. Stacje te łącznie działają już ponad 100 milionów godzin, a liczba powstałych błędów wynosi 119. Łączna liczba godzin pracy MTBF = = = h Łączna liczba błędów 119 MTBF dla stacji ASFT wynosi godzin! Błędy spowodowane były głównie zbyt dużym napięciem prądu na skutek uderzeń piorunów 7

8 5 Czujniki drogi startowej 5.1 Pojedynczy zestaw czujników nawierzchni składa się z: I. Czujników II. Obudowy III. µgms (mini-general Monitoring Station) IV. Urządzenia komunikacji 5.2 Czujniki Czujnik temperatury nawierzchni Rodzaj Oparty na Pt100 czujnik temperatury gruntu na głębokości 60mm Zakres pomiaru C ( F) Dokładność < ± 0.17 C Pomiar temperatury punktu zamarzania Rodzaj Zakres pomiaru C Dokładność ± 0,2 C Aktywny: używa płytki Peltiera do wykrycia momentu zmiany stanu skupienia (z ciekłego na stały) płynu na nawierzchni, bez względu na rodzaj użytego środka odladzającego 5.3 Czujnik punktu zamarzania - Frensor Frensor jest opatentowanym rozwiązaniem, służącym dokładnemu wyznaczeniu temperatury punktu zamarzania na pasach startowych i drogach. Frensor aktywnie podgrzewa i ochładza płyn w celu wyznaczenia dokładnej wartości punktu zamarzania i jest niezależny od użytych środków odladzających. Właściwy punkt zamarzania uzyskiwany jest bez konieczności wykonywania specjalnej kalibracji, nawet jeśli płyn zanieczyszczony jest nieznanymi środkami chemicznymi. 5.4 Obudowa Każdy klaster czujników składa się z 3 sensorów temperatury punktu zamarzania i jednego czujnika temperatury nawierzchni. Czujniki temperatury punktu zamarzania montowane są w studzienkach (w ten sam sposób, co światła pasa startowego) dla zapewnienia łatwej wymiany i obsługi. 5.5 Urządzenie komunikacji Komunikacja pomiędzy µgms i GMC może następować albo za pomocą połączenia µgms czujników drogi z najbliższą stacjonarną stacją GMS, lub też, jeśli dystans jest zbyt duży, bezpośrednio do GMC poprzez modem krótkiego zasięgu, sieć telefoniczną, LAN, połączenie radiowe lub jak w tym przypadku GPRS. 8