ГИС «Гроза» — грозопеленгация для предприятия

На многих промышленных объектах люди работают на открытом пространстве, где их может застать непогода. Несмотря на молниезащиту, риск попасть под прямой удар молнии ненулевой, и во время грозы многократно возрастает. Особенно это касается людей, которые работают на возвышениях металлических конструкций, вблизи энергообъектов и т.д. Существует ряд работ и технологических операций, которые в обязательном порядке необходимо завершить перед началом грозы.

Для уменьшения рисков, связанных с нанесением ущерба здоровью сотрудников и имуществу компании от молниевых разрядов, совместно с ООО «Гроза» мы разработали информационную систему, позволяющую визуализировать молниевую обстановку в окрестностях объекта и информировать пользователя системы о приближении гроз.

Цель проекта

Создать геоинформационную систему, позволяющую отображать текущую молниевую обстановку и сообщать пользователю о риске грозы в зонах, где расположены целевые объекты.

Задачи проекта

1. Отображать молниевую обстановку за последний час и информировать о приближении грозы в режиме реального времени.
2. Предоставлять архив данных о молниевой обстановке за нужный период.
3. Информировать о приближении грозы в границах зон различной важности.

Краткое описание предметной области

ГИС «Гроза» имеет дело с молниями. Молния — это точка на местности, где был зарегистрирован грозовой разряд. Параметры молнии влючают дату и время разряда, тип молнии (облачная или типа «облако-земля»), полярность молниевого разряда, амплитуда (ток) молниевого разряда. Еще один важный показатель — время удара молнии относительно текущего момента. Именно от того, насколько давно произошел молниевый разряд, зависит важность этого события для целей мониторинга.

Координаты молниевого разряда не точны — с каждой молнией связан эллипс 95-процентной оправдываемости координат. Он указывает территорию, где может находиться реальная точка грозового разряда.

Простое отображение молний на картографической основе не поможет уведомить пользователя о важной ситуации (например, о том, что в буферной зоне важного объекта начинается гроза). В этом случае анализ расположения молний на важных объектах переносится на оператора системы и усложняет его работу.

Помочь отслеживать появление молний на важных объектах призваны зоны слежения. Зона слежения — это полигон на местности, внутри которого осуществляется подсчет количества молний. Понятие зоны слежения положено в основу логики оповещений оператора о вероятности скорого начала грозы. Классы зон слежения помогают описать удаленность движущейся грозы от важных объектов. Классы зон слежения (класс опасности) описывают условия, при которых оператор должен получить предупреждение о приближении грозы.

В ГИС «Гроза» определены три класса опасности зон слежения. Первый класс опасности — это полигональные буферные зоны, которые построены вокруг наиболее важных объектов (например, буферная зона вокруг опоры ЛЭП, где в данный момент работают люди). Зоны слежения первого класса опасности — наименьшие по площади. При превышении количества молний внутри границ вся зона начинает мигать красным цветом. Зоны слежения второго и третьего классов опасности меньше по рангу опасности, больше по площади, и характеризуются визуальным стилем оповещения с менее «тревожными» цветами: желтым для третьего класса, оранжевым — для второго.

Потоки данных

Вот как выглядит поток данных от момента разряда молнии до оператора, следящего за грозовой обстановкой в ГИС «Гроза»:

То есть процесс получения и передачи данных о молниях следующий:
1. Во время грозы происходит удар молнии. Удар молнии фиксируется системой наземных датчиков.
2. Датчик передает данные на центральный сервер системы грозопеленгации («сторонний сервер» на иллюстрации выше), которая построена на базе решений компании ТОА.
3. ГИС «Гроза» регулярно получает данные c центрального сервера.
4. Полученные данные отображаются в браузере оператора.

Архитектура

ГИС «Гроза» состоит из следующих компонентов:

1. Компонент-шлюз для работы с сервисом ТОА. Компонент обеспечивает поставку данных для долговременного и оперативного хранилищ.
2. Долговременное хранилище обеспечивает хранение данных обо всех молниях, которые были зарегистрированы в системе. В качестве долговременного хранилища ГИС «Гроза» используется NextGIS Web со специальными модулями расширения. Долговременное хранилище необходимо для функционирования режима просмотра данных «Архив»
3. Оперативное хранилище предназначено для хранения данных о произошедших молниях в течение настраиваемого промежутка времени (как правило, 1 час).

Ниже приведена схема, отражающая поток данных между программными компонентами ГИС «Гроза».

Архитектура программных компонентов ГИС «Гроза»

NextGIS Web

ГИС «Гроза» построена как набор расширений для NextGIS Web (NGW) — нашего картографического веб-сервера. Благодаря использованию NGW, система «из коробки» имеет следующие инструменты:

• Загрузка/выгрузка данных через веб-интерфейс;
• Интерактивное создание карт для управляемого географического контекста (например, инфраструктура вашего предприятия, границы объектов и т.д.);
• Управление пользователями;
• API.

NextGIS Web постоянно развивается и его улучшения попадают в ГИС «Гроза».

Грозовые разряды в настраиваемом географическом контексте инфраструктуры предприятия

Пользователи системы

Системный администратор

Системный администратор развертывает компоненты системы на сервере и настраивает их с учетом особенностей конкретного предприятия и его сетевой политики безопасности. Ему также нужно установить сопутствующее программного обеспечение, необходимое для работы с системой. Системный администратор создает учетные записи администраторам системы ГИС «Гроза» и передает инструкции для загрузки первоначальных данных.

Администратор

Администратор ГИС «Гроза» добавляет пользователей в систему и предоставляет им права на те или иные действия.

Кроме того, администратор ГИС осуществляет первоначальную загрузку векторных слоев зон слежения. Слои подготавливаются в настольной ГИС NextGIS QGIS и с помощью плагина NextGIS Connect загружаются в ГИС «Гроза». Затем в административном разделе управления настройками ГИС «Гроза» загруженные векторные слои устанавливаются в качестве зон слежения.

Настройка зон слежения в ГИС «Гроза»

После завершения предварительной настройки системы и загрузки данных зон слежения оператор системы может приступать к работе.

Оператор

Оператор ГИС «Гроза» ведет работу в пользовательском интерфейсе, представленном двумя режимами — «Диспетчер» и «Архив».

В режиме «Диспетчер» оператор может наблюдать за расположением молний, зарегистрированных в течение последнего часа. Слой молний обновляется в режиме реального времени. Молнии показываются разным цветом в зависимости от времени удара относительно текущего времени. Кроме того, пиктограммы молний позволяют определить тип и полярность амплитуды молнии. При клике на пиктограмму отображается всплывающее окно, позволяющее получить основные сведения о молнии. Также в режиме «Диспетчер» работает система оповещений.

Режим «Диспетчер» в ГИС «Гроза» — показан пример оповещения для зон первого и второго классов опасности (зоны классов опасности смоделированы на основе границ административно-территориальных единиц)

В режиме «Архив» оператор получает доступ к долговременному хранилищу информации о молниях. С помощью фильтра времени можно выбрать молнии за требуемый период. Цветовая шкала позволяет определить тип, полярность и амплитуду молнии.

Режим «Архив» в ГИС «Гроза» (зоны классов опасности смоделированы на основе границ административно-территориальных единиц)

Проект по разработке ГИС «Гроза» иллюстрирует возможности интеграции программного обеспечения NextGIS и компетенции нашей команды. Нам интересен комплексный подход, мы рады погрузиться в предметную область вашей отрасли, совместными усилиями выработать понимание и создать систему, которая сделает вашу работу более эффективной.

Мы будем рады ответить на вопросы по использованию ГИС «Гроза» на вашем предприятии  — Пишите!