Создание системы мониторинга пожарной опасности по условиям погоды

Классификация пожарной опасности в лесах по условиям погоды определяет степень вероятности возникновения и распространения лесных пожаров на соответствующей территории в зависимости от метеорологических условий, влияющих на пожарную опасность лесов. При проведении классификации используется комплексный показатель, характеризующий метеорологические (погодные) условия. В зависимости от значения комплексного показателя на территории устанавливается класс пожарной опасности в лесах по условиям погоды.

Согласно [1] класс пожарной опасности в лесу по условиям погоды должен определяться по принятому в лесном хозяйстве комплексному показателю Нестерова, который вычисляется на основе данных о температуре воздуха (в градусах), температуре точки росы (в градусах), количестве выпавших осадков (в миллиметрах).

Общероссийская шкала имеет пять классов пожарной опасности в лесу по условиям погоды (см. таблицу).

Начиная с 2005 г. введена в промышленную эксплуатацию информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров Министерства природных ресурсов РФ (ИСДМ-

Шкала пожарной опасности в лесу по условиям погоды

Рослесхоз), одной из функций которой является сбор и предоставление информации о состоянии окружающей среды, необходимой для организации работ по обнаружению и тушению лесных пожаров. Система получает данные о метеорологической обстановке из Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет).

Начиная с 2005 г. введена в промышленную эксплуатацию информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров Министерства природных ресурсов РФ (ИСДМ-Рослесхоз), одной из функций которой является сбор и предоставление информации о состоянии окружающей среды, необходимой для организации работ по обнаружению и тушению лесных пожаров. Система получает данные о метеорологической обстановке из Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет).

Наземная наблюдательная сеть Росгидромета, состоящая из многочисленных гидрометеорологических станций и постов всех видов и разрядов, не покрывает всю территорию лесного хозяйства РФ, точнее, разбивает ее на достаточно обширные участки в соответствии с расположением гидрометеорологических станций и постов сети. Таким образом, класс пожарной опасности, рассчитанный на основе метеорологических данных, поступивших из сети Росгидромета, может не соответствовать действительности по территории. Реальные погодные условия и гидрометеорологическая обстановка на территории, отдаленной от гидрометеорологической станции, могут существенно отличаться от рассчитанных, что приводит к изменению класса пожарной опасности.

В случае завышения класса пожарной опасности недостоверность, ошибочность классификации пожарной опасности в лесах может привести к нерациональному использованию сил и средств пожарной охраны, а в случае занижения класса пожарной опасности – к распространению лесных пожаров, обусловливающих повреждение или уничтожение жизненно важных объектов экономики, населенных пунктов и, возможно, наличие человеческих жертв.

Таким образом, возникает необходимость развертывания дополнительных метеорологических станций и создания системы сбора и обработки метеорологических данных для организации мониторинга лесопожарной обстановки по условиям погоды. Для реализации такой системы была разработана интегрированная система ИТС "Ясень-Метео", основанная на иерархической комбинации аппаратно-программных комплексов различного уровня: низовой сети (метеорологических станций), центра сбора метеорологических данных, комплексов мониторинга лесопожарной обстановки как на федеральном, так и на региональном уровне, а также центров коммутации сообщений (ЦКС) Росгидромета и ИСДМ-Рослесхоз.

Целью данной системы является организация (с использованием современных средств измерений и передачи данных) мониторинга пожарной опасности по условиям погоды и прогнозирования возникновения пожаров на основе технологии [2] получения данных о текущем состоянии окружающей среды, в том числе:

Структура и схема взаимодействия компонентов системы ИТС "Ясень-Метео"

• –    обеспечение взаимодействия с оборудованием автоматических метеостанций различного класса;

• –    получение от автоматических метеостанций различного класса и визуализация результатов непрерывных наблюдений за состоянием метеосреды, кодирование накопленных данных в установленный код;

• –    автоматизированный автономный расчет показателя и класса пожарной опасности в отсутствие связи с ИСДМ-Рослесхоз на основе накопленной информации с автоматической метеостанции;

• –    визуализация степени пожарной опасности лесов по условиям погоды на электронной карте местности;

• –    обеспечение мониторинга лесопожарной обстановки, учета пожаров и лесохозяйственной деятельности;

• –    обеспечение взаимодействия ИТС "Ясень-Метео" с системами мониторинга лесопожарной обстановки "Ясень" регионального или федерального уровня и ИСДМ-Рослесхоз;

• –    обеспечение сквозного процесса получения и доставки данных от автоматических метеорологических комплексов до сетей Авиалесоохраны и Рослесхоза;

• –    обеспечение двустороннего обмена с сетью Росгидромета с поддержкой форматов и протоколов передачи метеоинформации Росгидромета;

• –    обеспечение интеграции различных каналов связи: радиоканала, каналов спутниковых систем связи, сотовых каналов и Ethernet.

На рисунке представлена структура системы мониторинга лесопожарной обстановки на примере системы ИТС "Ясень-Метео". Основными компонентами этой системы являются центры сбора метеорологических данных на базе аппаратно-программных комплексов ИТС "Ясень-Метео". Такие комплексы на базе персонального компьютера оснащаются специализированным программным обеспечением под управлением операционной системы семейства Microsoft Windows. Интерфейсы приложения реализованы с помощью достаточно широко используемой Microsoft Visual Fox Pro 9 – среды разработки систем управления реляционными базами данных [3], а управление каналами связи с помощью коммуникационных устройств осуществляется специализированным модулем передачи данных, разработанным в среде Microsoft Visual C++.

Центры сбора метеорологических данных на базе ИТС "Ясень-Метео" являются связующим звеном, обеспечивающим сбор и обработку информации от низовой сети и передачу в комплексы мониторинга лесопожарной обстановки ИТС "Ясень". Помимо сбора и обработки информации от метеокомплексов низовой сети ИТС "Ясень-Метео" обеспечивает подключение измерительного оборудования непосредственно к комплексу.

Комплекс ИТС "Ясень" обрабатывает полученную метеорологическую информацию, выполняет расчет комплексного показателя пожарной опасности и класса пожарной опасности по условиям погоды, а также отображение на электронной карте территории информации о текущем состоянии пожарной опасности. Комплекс также включает широкий спектр подсистем, позволяющих автоматизировать работу диспетчеров лесной службы, в частности осуществлять учет пожаров, формирование отчетности. Интерфейсы приложения реализованы на языке C#, а управление каналами связи осуществляется специализированным модулем управления обменом, разработанным на языке C#. В качестве хранилища информации используется база данных MS SQL.

Абонентами нижнего уровня могут выступать как аппаратно-программные комплексы "АПК-МЕТЕО" на базе специализированных микропроцессорных терминалов семейства ВИП [4], так и комплексы на базе персонального компьютера с установленным программным обеспечением "АПК-МЕТЕО-К". Комплексы предназначены для сбора гидрометеорологических данных от различных автоматизированных измерительных комплексов, расположенных непосредственно на метеоплощадках, и управления средствами связи для передачи их в центр.

Разработка данных комплексов проводилась при активном участии авторов настоящей работы, а также ряда сотрудников группы компаний "ИНКОМ" (Томск).

Комплексы "АПК-МЕТЕО" и "АПК-МЕТЕО-К" уже обеспечили взаимодействие с такими измерительными комплексами, как МЕТЕО-2, МК-26, ГМУ-2 и др., через интерфейс RS-232 по протоколу MODBUS-RTU, а также с комплексами на базе контроллеров зарубежных производителей – логгера QML201 фирмы VAISALA (официальный сайт фирмы VAISALA. Логгер данных QML201B фирмы Vaisala: и контроллеров 3660/3634 компании Aanderaa Data Instrument (контроллеры 3634 и 3660: .

В мае 2010 г. система ИТС "Ясень-Метео" прошла комплексные испытания на территории Шатурского филиала-лесничества (Мособллес). Результаты проведенных испытаний показали удобство системы в работе, высокую надежность оборудования, точность определения класса пожарной опасности по условиям погоды, возможность интеграции с имеющимися комплексами сети Рослесхоза и Росгидромета.