Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах

Статья посвящена созданию автоматизированных систем мониторинга уровня воды в открытых водоемах, предназначенных главным образом для контроля и предупреждения наводнений при стихийных экстремальных природных явлениях....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2019
Автори:	Лепих, Я.И., Бунякова, Ю.Я., Крышнев, Ю.В., Снегур, П.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2019
Назва видання:	Геофизический журнал
Теми:	Научные сообщения
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167654
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах / Я.И. Лепих, Ю.Я. Бунякова, Ю.В. Крыишев, П.А. Снегур // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 6. — С. 223-231. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-167654
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1676542020-04-04T01:25:59Z Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах Лепих, Я.И. Бунякова, Ю.Я. Крышнев, Ю.В. Снегур, П.А. Научные сообщения Статья посвящена созданию автоматизированных систем мониторинга уровня воды в открытых водоемах, предназначенных главным образом для контроля и предупреждения наводнений при стихийных экстремальных природных явлениях. Стаття присвячена створенню автоматизованих систем моніторингу рівня води у відкритих водоймах, призначених головним чином для контролю і попередження повеней при стихійних екстремальних природних явищах. The article is devoted to the creation of automated systems for monitoring the level of water in open waters, intended primarily to control and prevent floods during natural phenomena. 2019 Article Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах / Я.И. Лепих, Ю.Я. Бунякова, Ю.В. Крыишев, П.А. Снегур // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 6. — С. 223-231. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0203-3100 DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i6.2019.190080 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167654 648.8;796:378 ru Геофизический журнал Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научные сообщения Научные сообщения
spellingShingle	Научные сообщения Научные сообщения Лепих, Я.И. Бунякова, Ю.Я. Крышнев, Ю.В. Снегур, П.А. Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах Геофизический журнал
description	Статья посвящена созданию автоматизированных систем мониторинга уровня воды в открытых водоемах, предназначенных главным образом для контроля и предупреждения наводнений при стихийных экстремальных природных явлениях.
format	Article
author	Лепих, Я.И. Бунякова, Ю.Я. Крышнев, Ю.В. Снегур, П.А.
author_facet	Лепих, Я.И. Бунякова, Ю.Я. Крышнев, Ю.В. Снегур, П.А.
author_sort	Лепих, Я.И.
title	Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах
title_short	Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах
title_full	Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах
title_fullStr	Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах
title_full_unstemmed	Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах
title_sort	автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах
publisher	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
publishDate	2019
topic_facet	Научные сообщения
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167654
citation_txt	Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах / Я.И. Лепих, Ю.Я. Бунякова, Ю.В. Крыишев, П.А. Снегур // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 6. — С. 223-231. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Геофизический журнал
work_keys_str_mv	AT lepihâi avtomatizirovannaâsistemamonitoringaurovnâvodyvotkrytyhvodoemah AT bunâkovaûâ avtomatizirovannaâsistemamonitoringaurovnâvodyvotkrytyhvodoemah AT kryšnevûv avtomatizirovannaâsistemamonitoringaurovnâvodyvotkrytyhvodoemah AT snegurpa avtomatizirovannaâsistemamonitoringaurovnâvodyvotkrytyhvodoemah
first_indexed	2025-07-15T01:11:26Z
last_indexed	2025-07-15T01:11:26Z
_version_	1837673363059769344
fulltext	АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА УРОВНЯ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ... Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 223 Введение. Как известно, наводнения являются одним из видов повторяющих- ся стихийных бедствий, которые по раз- мерам материального ущерба и человече- ских жертв часто превосходят все другие чрезвычайные ситуации [Михайлов и др., УДК 648.8;796:378 DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i6.2019.190080 Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах Я. И. Лепих1, Ю. Я. Бунякова2, Ю. В. Крышнев3, П. А. Снегур1, 2019 1Межведомственный научно-учебный физико-технический центр МОН и НАН Украины при Одесском национальном университете имени И .И. Мечникова, Одесса, Украина 2Одесский государственный экологический университет, Одесса, Украина, 3Гомельський государственный технический университет имени П. О. Сухого, Гомель, Беларусь Поступила 27 июня 2019 г. Стаття присвячена створенню автоматизованих систем моніторингу рівня води у відкритих водоймах, призначених головним чином для контролю і попереджен- ня повеней при стихійних екстремальних природних явищах. Існуючі на цей час протипаводкові системи побудовані на застарілих принципах і морально застарілих технічних засобах і не дають змогу своєчасно оцінити реальну катастрофічну не- безпеку повеней. Запропоновано нові принципи побудови автоматизованої системи моніторингу водних басейнів на основі сучасних досягнень інформаційних систем високого рівня з використанням пристроїв, за допомогою яких можна отримувати в режимі on-line точний сигнал рівня води із застосуванням лазерних методів, сучасних методів об- робки сигналів і систем передачі даних на значні відстані. Для побудови системи використано оригінальні науково-технічні рішення, захищені патентами. Для автоматизованої системи моніторингу з метою практичного її застосування в широких масштабах територій, в тому числі таких, що охоплюють прикордонні території сусідніх держав, використано конкретні практичні дані гідрометеороло- гічних умов за тривалий період спостережень відповідними службами з надзвичай- них ситуацій України та Республіки Білорусь з вимірювальних станцій (гідро ме- теорологічних постів). В кінцевому підсумку застосування цієї системи дає змогу від лазерних рівнемірів по каналах стільникового зв’язку через вимірювальні модулі передавати по каналах Інтернету на базову станцію з подальшою візуалізацією і документуванням резуль- татів вимірювань рівня води, динаміки його зміни приймати своєчасні обґрунтовані управлінські рішення щодо попередження паводкових катастроф. Завдяки принципам і технічним рішенням, на яких базується система, її можна використовувати і для інших цілей, зокрема, як геоінформаційну систему для мо- ніторингу коливань земної поверхні на великих площах, для стеження за зсувними процесами гірських масивів тощо. Ключові слова: протипаводковий моніторинг рівня води, відкрита водойма, авто- матизована система, прогнозування, бездротовий зв’язок. 2004]. Существующие общие климатиче- ские тенденции увеличения годовых сумм атмосферных осадков в результате экстре- мальных ливневых явлений для предупре- ждения катастрофических паводков и сни- жения отрицательных последствий вред- Я. И. ЛЕПИХ, Ю. Я. БУНЯКОВА, Ю. В. КРЫШНЕВ, П. А. СНЕГУР 224 Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 ного действия вод делают необходимым проведение системного анализа и ком- плексного мониторинга водного режима рек и открытых водоемов [Мониторинг …, 2003; Тимченко, 1990]. Вместе с тем анализ источников информации показал, что су- ществующие противопаводковые системы малоэффективны и не могут надежно обе- спечить защиту населения за счет ранне- го предупреждения о возможности наво- днения [Лепіх та ін., 2012]. Таким образом, наличие опасного природного явления в виде речных наводнений, несовершенство и ненадежность существующих противо- паводковых систем, рост ущербов от наво- днений повышают актуальность создания современной надежной системы монито- ринга уровня воды открытых водоемов. В настоящей статье разработаны бо- лее совершенные принципы, методы и создание автоматизированной противо- паводковой системы для мониторинга от- крытых водоемов на основе анализа во- дных режимов рек и применения новых конструкций лазерных адаптивных телеу- правляемых уровнемеров и современных информационно-коммуникационных тех- нологий. При этом в процессе разработки автоматизированной системы использо- ваны данные о параметрах уровня воды в опасных районах, которые охватывают пограничные территории соседних госу- дарств Украины и Белоруссии, в частно- сти, бассейны рек Сож, Припять, Днепр (Украина—Беларусь), Северский Донец, Десна (Украина). Результаты исследований и их обсуж- дение. Сложившиеся гидрометеороло- гические условия в бассейнах рек Сож, Припять, Днепр в момент формирования максимумов весеннего половодья имеют следующие данные: – Сож—Гомель — 661 см (свыше +146 см над опасным уровнем); – Днепр—Жлобин— 458 см (свыше +48 см над опасным уровнем); – Днепр—Речица-461 см (свыше +1 см над опасным уровнем); – Днепр—Лоев — 623 см (свыше +78 см над опасным уровнем); – Припять—Черничи — 587 см (свыше +87 см над опасным уровнем); – Припять—Петриков — 878 см (свыше +98 см над опасным уровнем); – Припять—Мозырь — 622 см (свыше +122 см над опасным уровнем); Рис. 1. Уровни воды в р. Сож по данным гидрометрического поста в г. Гомель (Республика Беларусь). АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА УРОВНЯ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ... Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 225 – Ипуть—Добруш — 503 см (свыше +53 см над опасным уровнем); – Уборть—Краснобережье — 345 см (свыше +40 см над опасным уровнем). Информация проанализирована по бас- сейнам рек Сож (четыре точки наблюде- ния). В бассейне р. Сож на территории Бела- руси высота снежного покрова составляла 1—67 см с запасом воды в снеге 41—201 мм. На р. Сож и ее притоках Беседь и Ипуть на- блюдался ледостав с полыньями. На реках бассейна преобладает рост уровней воды с интенсивностью от 2 до 37 см за сутки. Максимальные уровни воды весеннего по- ловодья в бассейне р. Сож выше средних многолетних значений представлены на рис. 1. В бассейне р. Днепр на территории Беларуси высота снежного покрова со- ставляла 19—74 см с запасом воды в снеге 53—201 мм. Повсеместно наблюдался ле- достав и ледостав с полыньями, местами отмечалась вода на льду. Интенсивность роста уровней воды со- ставляла 1—46 см в сутки. Максимальные уровни воды весеннего половодья в бас- сейне реки выше средних многолетних значений представлены на рис. 2. Проведенный анализ использован с це- лью определения потенциально наиболее опасных участков бассейна рек и оптими- зации мест расположения уровнемеров ав- томатизированной системы противопавод- кового мониторинга на гидрометрических постах. В результате анализа современных кон- струкций и технических характеристик уровнемеров сформулированы следую- щие технические требования к лазерно- му уровнемеру, на основе которого должна строиться автоматизированная система. Уровнемер должен: – быть защищен от ложного срабатыва- ния при воздействии дестабилизирующих внешних факторов; – эффективно работать в нестационар- ных условиях эксплуатации; – обеспечивать возможность проведе- ния дистанционного сбора и обработки ин- формации об изменениях уровня воды не- зависимо от состояния окружающей среды; – оперативно реагировать на изменения экологической ситуации. Основной подход к реализации лазер- ного уровнемера заключается в том, что- бы дестабилизирующие внешние факторы могли быть учтены при управлении ха- Рис. 2. Уровни воды в р. Днепр по данным гидрометрического поста в г. Лоев (Республика Беларусь). Я. И. ЛЕПИХ, Ю. Я. БУНЯКОВА, Ю. В. КРЫШНЕВ, П. А. СНЕГУР 226 Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 рактеристиками интеллектуального дат- чика и распознавания оптических сиг- на лов в условиях нестационарных по- мех [Ле піх та ін., 2015б; Солонина и др., 2002]. Для этого необходимо проведение их исследования, установление основных за кономерностей и разработка соответ- ствующих физико-математических моде- лей. При этом учет параметров внешних факторов адаптивным алгоритмом работы оптико-локационного уровнемера пред- полагает, что использование динамики оптико-геометрических соотношений усо- вершенствует измерительный процесс по параметрам точности. Исследование структуры оптических сигналов в атмосферном канале и их влияние на точностные характеристики используемого сенсора позволят развить известные в данной научно-технической области методы и получить новые резуль- таты и способ решения сложной научно- технической задачи [Лепіх та ін., 2011б; Оптико-электронные…, 2002; Zhang et al., 2010; Гимпилевич и др., 2013]. Оптимизация управления динамиче- ским объектом с переменной структурой при наличии значительной неопределен- ности его текущего состояния возможна лишь при использовании структур, обеспе- чивающих оперативное получение досто- верной информации о состоянии объекта в контролируемом регионе [Лепіх та ін., 2011а]. Увеличение эффективности при- менения оптико-локационных методов и устройств путем использования цифровых методов обработки сигналов позволит су- щественно снизить количество аналого- вых функциональных операций. В результате анализа современных программно-аппаратных разработок в об- лас ти мониторинга уровня воды были сфор- му лированы основные технические тре бо- вания к создаваемой автоматизирован ной системе [Лепіх та ін., 2011а, б, 2014, 2015а; Lepikh et al., 2012]. Система должна: – иметь распределенную архитектуру, включающую главный узел (базовую стан- цию) и измерительные узлы (измеритель- ные станции); – базироваться на использовании совре- менных бесконтактных лазерных уровне- меров, которые обладают возможностями учета посторонних влияний, предоставле- ния достоверной информации, адаптации к внешним условиям (рациональному из- менению режимов работы), организации передачи информации на основе исполь- зования беспроводных каналов связи в режимах, максимально приближенных к режиму реального времени; – позволять осуществлять дистанцион- ный контроль и оповещение о состоянии водных объектов с помощью персонально- го компьютера или мобильного телефона в автоматическом режиме, используя сеть сотовой связи; – обладать обширной базой данных для накопления и систематизации результатов измерений уровней воды; – заполнение базы данных с результа- тами измерений уровня воды должно про- водиться в двух режимах: автоматическом — путем передачи информации с датчиков уровня воды и обработки этой информации в автоматизированной системе; в диало- говом — оператором автоматизированной системы; в состав системы должен входить модуль прогнозирования и/или подсистема поддержки принятия решений; – в состав системы необходимо вклю- чить модуль визуализации результатов из- мерений уровня воды. На основе сформулированных техниче- ских требований разработана концепция создания и структурная схема автомати- зированной системы противопаводкового мониторинга уровня воды в открытых во- доемах. Предполагается, что распределен- ная архитектура автоматизированной си- стемы будет включать один главный узел (базовую станцию) и несколько измери- тельных узлов (измерительных станций). Базовая станция представляет собой сер- вер или персональный компьютер, где осу- ществляется сбор информации об уровне воды с измерительных станций, отображе- ние этой информации в удобном для поль- зователя виде (карта гидрометрических постов с таблицами и диаграммами и др.). АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА УРОВНЯ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ... Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 227 Измерительная станция является систе- мой, состоящей из основного процессор- ного блока и беспроводных бесконтактных датчиков уровня воды. Она осуществляет сбор информации с датчиков с помощью беспроводного канала связи, предвари- тельно обрабатывая ее для уменьшения (компенсации) погрешности измерения, Рис. 3. Структурная схема автоматизированной системы противопаводкового мониторинга уровня воды в открытых водоемах. Я. И. ЛЕПИХ, Ю. Я. БУНЯКОВА, Ю. В. КРЫШНЕВ, П. А. СНЕГУР 228 Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 и передает на базовую станцию. При этом процессорный блок может быть реализо- ван на основе ARM-процессора со встро- енной операционной системой Linux. Используя беспроводной канал связи, он получает информацию с датчиков и осу- ществляет управление их конфигураци- ей и опросом. Также процессорный блок должен иметь Web-интерфейс, который позволит удаленно выполнять настройку всей измерительной станции. Структурная схема автоматизирован- ной системы противопаводкового монито- ринга уровня воды в открытых водоемах представлена на рис. 3. В качестве датчиков для измерения уровня воды использованы лазерные уров- немеры новой конструкции, которые спо- собны к сложной обработке полученных сигналов, обеспечивают учет посторонних влияний и позволяют получить достовер- ную информацию. Кроме того, указанные уровнемеры обеспечивают рациональное изменение режимов работы в зависимости от обстоятельств, приспособлены к пере- даче данных по компьютерным сетям в режиме реального времени. Сигнал от уровнемеров по каналам со- товой связи передается в измерительные модули, которые могут физически разме- щаться, например, на процессорных бло- ках. Информация измерительных модулей может быть передана по каналам Интер- нет на базовую станцию, где размещены основные модули автоматизированной си- стемы: обработки результатов измерений уровня воды, визуализации и прогнозиро- вания, связанные с базой данных, в кото- рой представлены результаты измерений уровня воды. Модуль визуализации позволяет пред- ставлять фактические результаты изме- рений уровня воды, а также прогнози- руемые значения, рассчитанные в модуле прогнозирования, в удобном для принятия решений виде. Один из вариантов — ото- бражение информации накладывается на карты водоемов. Реализация этого вариан- та предполагает взаимосвязь с геоинфор- мационной системой, на которой должны быть представлены анализируемые во- дные объекты. Модуль прогнозирования должен обе- спечивать на основе применения матема- тических методов статистики вычисление прогнозных результатов уровня воды на определенный период. Наиболее перспек- тивный вариант — использование полно- ценной подсистемы поддержки принятия решений с базой знаний, которая позволит формировать рекомендации для оператив- ного принятия решений специалистом по чрезвычайным ситуациям. Результаты из- мерений могут передаваться в автомати- зированную систему не только автомати- чески по каналам связи от уровнемеров, но и вводиться оператором автоматизиро- ванной системы вручную. Поддержка двух указанных режимов работы существенно расширяет возможности применения ав- томатизированной системы, обеспечивая ее универсальность и соблюдение прин- ципов модульности и расширяемости при разработке программного обеспечения автоматизированной системы противо- паводкового мониторинга. Использование такой системы проведе- ния локальных и глобальных обобщений по гидрологическому состоянию водных объектов, в том числе в смежных межго- сударственных районах позволит более оперативно осуществлять межгосудар- ственные организационно-технические противопаводковые мероприятия, кото- рые существенно уменьшат материаль- ные, а возможно, и человеческие потери от природных катастроф. Выводы. Предложенная автоматизи- рованная система позволит расширить возможности оперативного противопа- водкового мониторинга путем увеличе- ния объема и качества опорной инфор- мации, получаемой на гидрометрических постах, и обеспечит развитие дистанци- онных методов контроля количествен- ных характеристик и гидрологического состояния водных объектов путем созда- ния автономных уровнемеров с высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками на базе современной АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА УРОВНЯ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ... Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 229 микропроцессорной техники и средств телекоммуникации. Кроме того, применение автоматизи- рованной системы обеспечит достижение значительного экономического эффекта Гимпилевич Ю. Б., Левин Е. А., Савочкин Д. А. Современное состояние и перспективы раз- вития методов пространственной локализа- ции объектов на основе технологии радио- частотной идентификации. Ридиотехника. 2013. № 173. С. 69―80. Лепіх Я. І., Гордієнко Ю. О., Дзядевич С. В., Дружинин А. О., Євтух А. А., Лєнков С. В., Мельник В. Г., Проценко В. О., Романов В. О. Інтелектуальні вимірювальні системи на основі мікроелектронних датчиків нового покоління. Одеса: Астропринт, 2011а. 352 с. Лепіх Я. І., Іванченко І. О., Будіянська Л. М., Сантоній В. І. Шляхи інтелектуалізації опти- коелектронного сенсора. Сенсорна елек- троніка і мікросистемні технології. 2014. Т. 11. № 2. С. 61―64. Лепіх Я. І., Лєнков С. В., Мельник В. Г., Рома- нов В. О., Проценко В. О. Інтелектуальні ви- мірювальні канали сенсорних систем. Наука і оборона. 2011б. № 2. С. 36―43. Лепіх Я. І., Сантоній В. І., Іванченко І. О., Бу- діянська Л. М. Створення мультипараме- тричного сенсора для екологічного моні- торингу навколишнього середовища. Сб. докл. II Междунар. научн.-практ. конф. «Современные ресурсосберегающие техно- логии. Проблемы и перспективы» 1―5 октя- бря 2012, Украина, Одесса, ОНУ. С. 264―268. Лепіх Я. І., Сантоній В. І., Янко В. В., Будіян- ська Л. М., Іванченко І. О. Прямовідліковий фазовий метод вимірювання малих дистан- цій оптико-електронним сенсором у дина- мічних умовах. Сенсорна електроніка і мі- кросистемні технології. 2015а. Т. 12. № 4. С. 37―43. Лепіх Я. І., Сминтина В. А., Сантоній В. І., Іван- за счет своевременного предупреждения катастроф и, таким образом, уменьшения материальных и человеческих потерь, что также обеспечит получение социального эффекта. Список литературы ченко І. О., Будіянська Л. М. Лазерний рівне- мірний пристрій. Патент України № 110140 від 18.03.2014. Опубл. Бюл. № 22/2015 від 25.11.2015б. Михайлов В. Н., Михайлов М. В., Моро- зов В. Н., Корнилов М. В., Худолеев В. Н. Ка тастрофический паводок на Дунае в ав- густе 2002 г. Метеорология и гидрология. 2004. № 1. С. 81―88. Мониторинг, использование и управление во- дными ресурсами бассейна р. Припять. Под ред. М. Ю. Калинина, А. Г. Ободовского. Минск: Белсэнс, 2003. 269 с. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды. Под ред. В. Н. Рождествина. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002, 528 с. Солонина А. И., Улахович Д. А., Яковлев Л. А. Алгоритмы и процессоры цифровой об- работки сигналов. Санкт-Петербург: БХВ- Петербург, 2002. 464 с. Тимченко В. М. Эколого-гидрологические ис- следования водоемов Северо-Западного Причерноморья. Киев: Наук. думка, 1990. 237 с. Lepikh, Ya. I., Ivanchenko, I. A., & Bu diyan ska- ya, L. M. (2012). Application of Optics-Geo- met rical Method in Short-Range Optical Radar. Radioelectronics and Communications Systems, 55(2), 82―88. https://doi.org/10.3103/ S0735272712020045. Zhang, D., Xia, F., Yang, Z., Yao, L., & Zhao, W. (2010). Localization technologies for indoor human tracking. 5th International Conference on Future Information Technology, 21―23 May 2010, Busan, South Korea (pp. 1―6). doi: 10.1109/ FUTURUETECH.2010.5482731. Я. И. ЛЕПИХ, Ю. Я. БУНЯКОВА, Ю. В. КРЫШНЕВ, П. А. СНЕГУР 230 Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 Automated water level monitoring system in open water Ya. I. Lepikh, Yu. Ya. Bunyakova, Yu. V. Kryshnev, P.O. Snegur, 2019 The article is devoted to the creation of automated systems for monitoring the level of water in open waters, intended primarily to control and prevent floods during natural phenomena. The existing at this time control systems are based on outdated principles and technical means and do not allow timely assessment of the real flooding catastrophic danger. We have proposed new principles for building a semi-autonomous monitoring system for water basins based on modern achievements of high-level information systems using devices that allow obtaining an on-line accurate water level signal using laser methods, modern signal processing methods and data transmission systems over long distances. The system uses original scientific and technical solutions protected by patents. For an automated monitoring system with a view to its practical application on a large scale of territories, including those that cover border areas of neighboring states, specific practical data of hydrometeorological conditions over a long period of observations by the relevant emergency services of Ukraine and the Republic of Belarus from measuring stations (meteorological posts) have been used. Ultimately, the system allows transmitting from laser level gauges via cellular com- munication channels through measuring modules feed through Internet channels to the base station, followed by visualization and documentation of the water level measurements results, the dynamics of its change, and thus makes timely well-grounded management decisions to prevent flood disasters. It should be noted that the principles and technical solutions on which the system is based make it possible to use it for other purposes, in particular, as a geographic informa- tion system for monitoring fluctuations of the earth’s surface over large areas, for tracking the shear processes of mountain ranges, etc. Key words: flood water level monitoring, open water, automated system, forecasting, wireless communication. References Gimpilevich, Yu. B., Levin, E. A., & Savochkin, D. A. (2013). Current state and development pros- pects of spatial localization methods based on radio frequency identification technology. Ra- doitehnika, (173), 69―80 (in Russian). Lepikh, Ya. I., Hordiyenko, YU. O., Dzya de- vych, S. V., Druzhynyn, A. O., Yevtukh, A. A., Ly enkov, S. V., Melnyk, V. H., Protsen- ko, V. O., & Romanov, V. O. (2011a). Intelligent measuring systems based on new generation microelectronic sensors. Odessa: Astroprint, 352 p. (in Ukrainian). Lepikh, Ya. I., Ivanchenko, I. O., Budiyanska, L. M., & Santoniy, V. I. (2014). Ways to intellectualize the optoelectronic sensor. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohiyi, 11(2), 61―64 (in Ukrainian). Lepikh, Ya. I., Lyenkov, S. V., Melnyk, V. H., Ro manov, V. O., & Protsenko, V. O. (2011). Intelligent measuring channels of sensor sys- tems. Nauka i oborona, (2), 36―43 (in Ukrai- nian). Lepikh, Ya. I., Santoniy, V. I., Ivanchenko, I. O., & Budiyanska, L. M. (2012). Creation of a multi- parameter sensor for environmental monitoring of the environment. Proc. of the II Int. sci.-pract. conf. «Modern Resource-Conserving Technolo- gies. Problems and Prospects» October 1―5, 2012, Ukraine (pp. 264―268). Odessa: Edition of Odessa National University (in Ukrainian). Lepikh, Ya. I., Santoniy, V. I., Yanko, V. V., Budi- yanska, L. M., & Ivanchenko, I. O. (2015a). Direct-reading phase method for measuring short distances by optical-electronic sensor in dynamic conditions. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohiyi, 12(4), 37―43 (in Ukrainian). Lepikh, Ya. I., Smyntyna, V. A., Santoniy, V. I., Iv- АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА УРОВНЯ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ... Геофизический журнал № 6, Т. 41, 2019 231 anchenko, I. O., & Budiyanska, L. M. (2015b). Laser uniform device. Patent of Ukraine No 110140 dated March 18, 2014. Published in Bul- letin No 22/2015 of 25.11.2015 (in Ukrainian). Mikhaylov, V. N., Mikhaylov, M. V., Moro- zov, V. N., Kornilov, M. V., & Khudoleev, V. N. (2004). Disastrous flood on the Danube in Au- gust 2002. Meteorologiya i gidrologiya, (1), 81―88 (in Russian). Kalinin, M. Yu., & Obodovskiy, A. G. (Eds.). (2003). Monitoring, use and management of water resources of the river basin Pripyat. Minsk: Belsens, 269 p. (in Russian). Rozhdestvenina, V. N. (Ed.). (2002). Optoelectronic environmental monitoring systems. Moscow: Publ. House of Moscow State Technical University named after N. E. Bauman, 528 p. (in Russian). Solonina, A. I., Ulakhovich, D. A., & Yakovlev, L. A. (2002). Algorithms and processors for digital signal processing. St. Petersburg: BHV- Petersburg, 446 p. (in Russian). Timchenko, V. M. (1990). Ecological and hyd ro- lo gical studies of water bodies in the North- Western Black Sea region. Kiev: Naukova Dumka, 237 p. (in Russian). Lepikh, Ya. I., Ivanchenko, I. A., & Bu diyan ska- ya, L. M. (2012). Application of Optics-Geo- met rical Method in Short-Range Optical Ra- dar. Radioelectronics and Communications Systems, 55(2), 82―88. https://doi.org/10.3103/ S0735272712020045. Zhang, D., Xia, F., Yang, Z., Yao, L., & Zhao, W. (2010). Localization technologies for indoor human tracking. 5th International Conference on Future Information Technology, 21―23 May 2010, Busan, South Korea (pp. 1―6). doi: 10.1109/ FUTURUETECH.2010.5482731.

Автоматизированная система мониторинга уровня воды в открытых водоемах

Репозитарії

Схожі ресурси