×
18.05.2018
218.016.520d

Результат интеллектуальной деятельности: Система автоматизированного формирования прогноза погодных явлений

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области метеорологии и преимущественно может быть использовано для автоматизированной обработки метеорологической информации, в частности для автоматизированного формирования карт погоды, прогнозирования метеорологических величин и явлений, решения прикладных задач потребителей. Система автоматизированного формирования прогноза погодных явлений содержит объединенные в систему минимум два персональных компьютера, клавиатуру, первый монитор, электронный коммутатор, фильтр, жесткий диск, содержащий пакет географических основ, процессор прогнозирования и адаптации, к которому подключены второй монитор, принтер и жесткий диск соответственно. При этом фильтр и процессор прогнозирования и адаптации связаны с органом управления и контроля, а в процессоре прогнозирования и адаптации происходит выбор метода прогнозирования на основе рекомендаций о предпочтительности метода посредством автоматического анализа невязок между фактической погодой и прогнозируемой. Технический результат - повышение оперативности формирования прогноза и его оправдываемости достигается за счет уменьшения объема обрабатываемого материала посредством учета требований потребителя и автоматического учета особенностей физико-географического района. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и преимущественно может быть использовано для автоматизированной обработки метеорологической информации, в частности для автоматизированного формирования карт погоды, прогнозирования метеорологических величин и явлений, решения прикладных задач потребителей метеорологической информации.

Известна система создания трехмерного изображения местности и связанной с ней погоды (патент на изобретение №5379215). С помощью указанной системы представляются особенности местности, такие как холмы, здания, леса, дороги, кварталы, на фоне которых объемно изображаются облака, ливни, грозы, град, метели, сильные ветры, торнадо, а также аварии, пожары, наводнения, заторы на шоссе. Данная система в основном предназначена для телевизионных новостей для простого и понятного доведения информации о погоде для широкого круга лиц.

Известная система включает компьютерную систему, к которой подключаются: источники метеорологической информации (метеостанции, радиолокатор, метеорологический спутник) через соответствующий интерфейс, а также система хранения информации (оперативная и долговременная (для хранения карты местности)), клавиатура. Результирующее объемное изображение снимается с видеовыхода компьютерной системы.

Недостатком известной системы является ограниченный класс решаемых задач, она предназначена только для иллюстрации той информации, которая поступает на ее входы. В частности, система только визуализирует прогноз, например, трассы движения торнадо, но не разрабатывает его.

Общими элементами известной системы и предлагаемого изобретения являются: компьютерная система, входы которой через технические средства приема связаны с источниками метеорологической информации, а также жесткий диск для хранения карты местности, подключенный к компьютерной системе.

Близкой по выполняемым функциям и предназначению является система для отслеживания погоды в реальном времени и прогнозирования движения шторма (патент на изобретение №5717589). Указанная система предназначена для выполнения следующих функций: выбора источников данных о погоде в режиме реального времени для географического местоположения; приема данных о погоде от каждого выбранного источника; сочетания принятых данных для создания интегрированного пакета данных; хранения интегрированного пакета в памяти; создание географического пакета данных; объединения географического пакета с указанным интегрированным пакетом; выбора погодной ячейки; определение ожидаемого дальнейшего движения погодной ячейки с использованием интегрированных погодных пакетов, хранящихся в памяти в течение определенного периода времени; отображение движения погодной ячейки на дисплее. Система, выполняющая указанные функции, содержит компьютерную систему, объединяющую три компьютера, к которой через технические средства приема подключены внешние источники метеорологической информации, пакет географических данных, две клавиатуры, четыре дисплея, оптический манипулятор типа «мышь», переключатель, предназначенный для поочередного подключения клавиатуры и дисплея к разным компьютерам.

В отличие от изобретения по патенту 5379215, изобретение по патенту 5717589 позволяет не только визуализировать результаты обработки гидрометеорологической информации, но и прогнозировать движение штормов. Недостатком изобретения по патенту 5717589 является ограниченность выбора методов прогнозирования, которая выражается в том, что прогнозирование основано только на использовании архивных данных и нацелено исключительно на прогнозирование штормов.

Общими элементами известной системы и предлагаемого изобретения являются: компьютерная система, входы которой через технические средства приема связаны с источниками метеорологической информации, пакетом географических данных, клавиатурой и дисплеем.

Наиболее близкой по выполняемым функциям и предназначению является система формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени (патент на изобретение №2347244). Известная система представляет собой компьютерную систему, состоящую, судя по описанию конкретного образца, из 3-х компьютеров, к которой подключены клавиатура и монитор. На компьютерную систему возложено выполнение функций приема гидрометеорологической информации (ГМИ) от внешних источников информации, сортировки, раскодирования, проверки корректности данных, объединения принятой информации с введенной вручную с клавиатуры, формирования слоев глобальной карты погоды, привязки данных к узлам регулярной сетки, совмещения полей метеорологических величин с географической основой, визуализации карты погоды. Общими элементами предлагаемого изобретения и известной системы являются объединенные в систему минимум два персональных компьютера, к одному из которых подключены клавиатура и монитор, причем первый вход системы подключен к внешним источникам информации, а второй и третий входы соединены с потребителем ГМИ (для ввода требований потребителя в части задания района наблюдения и формата представления карты погоды).

Система по патенту на изобретение №2347244 обладает следующими недостатками.

Согласно известному изобретению, система и принимает, и обрабатывает один и тот же максимально возможный входной поток ГМИ независимо от потребности, определяемой конкретным потребителем. Отсутствие обратной связи между потребителем и обрабатываемым входным потоком приводит к тому, что, например, и для формирования документов по гидрометеорологическому обеспечению и для формирования документов по геофизическому обеспечению решения разнородных прикладных задач обрабатывается один и тот же максимальный объем ГМИ глобального масштаба. Очевидно, что обработка избыточной информации приводит к снижению оперативности получения документов по гидрометеорологическому обеспечения конкретного потребителя, поэтому неуправляемость входным обрабатываемым потоком ГМИ является первым недостатком известной системы.

Второй недостаток известной системы заключается в следующем. Система, предназначенная для реализации защищенного тем же патентом способа, должна осуществлять анализ и прогнозирование метеорологических условий. Из анализа схемы системы и формулы изобретения на систему следует, что функция системы заканчивается формированием карты погоды, построенной на основе принятой ГМИ. Следует полагать, что анализ и прогнозирование метеорологических условий осуществляется вручную путем анализа сформированной карты погоды. Этот вывод следует из того, что в состав системы не входит процессор прогнозирования. Иначе говоря, прогнозирование как финальное действие способа, возложенное на компьютерную систему, в части автоматизированного предсказания значения метеорологической величины (метеорологических полей, метеорологического явления) на заданный срок по фактическому значению метеорологической величины (метеорологического поля) в срок наблюдения - не реализуется.

Третьим недостатком известной системы является следующий. Система, которая согласно своему предназначению необходима для формирования прогноза погоды, не учитывает особенности конкретного физико-географического района при прогнозировании, поскольку не наделена функцией выбора метода прогнозирования из множества пригодных, который наилучшим образом подходит для данного района, то есть обладает наибольшей оправдываемостью. Это подтверждается отсутствием в системе процессора адаптации. То есть известная система обладает ограниченными функциональными возможностями по решению основной задачи по предназначению - прогнозированию погоды.

Целью изобретения является повышение оперативности формирования прогноза за счет уменьшения объема обрабатываемого материала посредством учета требований потребителя и повышение оправдываемости прогноза за счет автоматического учета особенностей физико-географического района.

Поставленная цель достигается тем, что внешние источники гидрометеорологической информации подключены к первому входу первого персонального компьютера через последовательно соединенные электронный коммутатор и фильтр, второй вход которого соединен с первым выходом органа управления и контроля, выход второго персонального компьютера соединен с первым входом процессора прогнозирования и адаптации, второй вход которого подключен к второму выходу органа управления и контроля, третий вход соединен с вторым выходом первого персонального компьютера, четвертый вход подключен к выходу жесткого диска, вход которого соединен с клавиатурой и третьим выходом блока управления и контроля, а первый и второй выходы процессора прогнозирования и адаптации соединены с вторым монитором и принтером соответственно.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого изобретения. На схеме для примера показаны внешние источники информации (представленный перечень в общем случае не ограничивается приведенным списком): абонентский пункт приема метеорологической информации по каналам спутниковой связи 1, центр коммутации сообщений UNIMAS 2, центр коммутации сообщений TRANSMET 3, автоматизированный пункт приема спутниковой информации 4. Предлагаемая система содержит электронный коммутатор 5, фильтр 6, первый 7 и второй 8 компьютеры, клавиатуру 9, мониторы 10, 11, процессор прогнозирования и адаптации 12, принтер 13, жесткий диск 14, орган управления и контроля (ОУК) 15. В качестве органа управления и контроля может рассматриваться или потребитель ГМИ, или оператор компьютерной системы, или техническое устройство, отслеживающее выполнение задания на обработку.

На фиг. 2 представлен алгоритм работы процессора прогнозирования и адаптации.

Система работает следующим образом.

Гидрометеорологическая информация (измеренные значения метеорологических величин, принятые из метеорологических центров прогностические поля метеорологических величин, спутниковые изображения) в актуальных кодах (например, BUFR, GRIB, КН-01, КН-02, и т.д.) от внешних источников информации, например абонентского пункта приема метеорологической информации по каналам спутниковой связи 1, центров коммутации сообщений UNIMAS 2, TRANSMET 3, автоматизированного пункта приема спутниковой информации 4, поступает на вход технического средства приема, представляющего собой электронный коммутатор 5, с выхода которого поступает на первый вход фильтра 6, предварительно настроенного органом управления и контроля 15 по второму входу таким образом, чтобы для дальнейшей обработки оставить только ту информацию, которая необходима для формирования необходимой потребителю документации. С выхода фильтра 6 поток, подлежащий обработке, поступает на первый вход первого компьютера 7 для первичной обработки информации, а именно для семантического контроля, сортировки, раскодирования и отбраковки аномальных значений. С помощью клавиатуры 9, подключенной к первому компьютеру 7, при необходимости, производится ввод (коррекция) ГМИ с клавиатуры, а с помощью монитора 10, подключенного к первому компьютеру 7, осуществляется визуальный контроль за процессом первичной обработки ГМИ.

После первичной обработки с выхода первого компьютера 7 данные поступают на вход второго компьютера 8, в котором производится вторичная обработка ГМИ, а именно контроль данных на непротиворечивость физическим закономерностям, интерполяция значений метеорологических величин в узлы регулярной сетки, построение изолиний гидрометеорологических полей, анализ синоптических процессов. С выхода второго компьютера 8 данные о фактической погоде поступают на первый вход процессора прогнозирования и адаптации 12, на второй вход которого поступает задание на прогнозирование от органа управления и контроля 15, в котором указывается, на какой срок, для какого района, какая метеорологическая величина (явление) прогнозируется и в каком формализованном виде должен быть выдан прогноз. В случае необходимости на третий вход процессора прогнозирования и адаптации 12 данные могут поступать с второго выхода первого компьютера 7 сразу после первичной обработки гидрометеорологической информации. В соответствии с заданием в процессоре прогнозирования и адаптации 12 производится выбор наилучшего метода прогнозирования и его реализация с выдачей результатов на экран монитора 11 или на принтер 13, подключенных к первому и второму выходам процессора 12 соответственно, в виде формализованного документа. При этом формирование карты погоды производится посредством совмещения полей метеорологических величин с выбранной органом управления и контроля 15 географической основой из пакета географических основ, хранящихся на жестком диске 14.

Алгоритм работы процессора прогнозирования и адаптации представлен на фиг. 2. Особенностью работы процессора прогнозирования, как видно на фиг. 2, является выбор метода прогнозирования. После выбора метода прогнозирования осуществляется прогнозирование. Сформированный прогноз поступает в базу данных процессора адаптации и используется на этапе оценивания качества метода прогнозирования для расчета невязки между фактическим значением и прогнозируемым. Полученная невязка используется для коррекции параметров метода прогнозирования. В результате постоянного отслеживания невязок и коррекций параметров метода прогнозирования формируются рекомендации о предпочтительности метода прогнозирования.

В приложении 1 в качестве примера представлен перечень методов прогнозирования, которые реализуются процессором прогнозирования.

В приложении 2 представлен пример применения одного из методов адаптации, а именно метода коррекции результатов прогнозирования, демонстрирующий положительный эффект от его применения.

Приложение 1.

Приложение 2

Метод автоматической коррекции результатов прогнозирования

Сущность данного метода состоит в вычислении корректирующей поправки δ, которая добавляется к спрогнозированному неадаптированным методом значению Вп метеорологической величины.

где Впа - значение метеорологической величины, полученное с учетом адаптации.

Поправка δ связана с разностью (Δ) между реализовавшимся фактическим значением Вф метеорологической величины и прогнозируемым значением Вп метеорологической величины.

Перерасчет корректирующей поправки осуществляется после каждого применения метода прогнозирования по следующей формуле:

где n - число применений метода прогнозирования;

δн - уточненное значение корректирующей поправки;

δ - значение корректирующей поправки, полученное на предыдущем шаге адаптации.

Пример. Результат применения метода коррекции результатов прогнозирования при наличии систематической ошибки в прогнозе.

Пусть i - номер применения метода прогнозирования,

Тогда уточненное значение корректирующей поправки будет вычисляться по следующей формуле:

где Δi - невязка между фактическим и прогностическим значениями метеорологической величины при i-ом применении метода:

Пусть систематическая ошибка прогноза в каждом из 4-х применений метода равна 1, (Δi=1, i=1, …, 4).

Рассчитаем корректирующие поправки δi, i=1, …, 4 по формуле (4) при начальном значении δ0=0.

С учетом вычисленных корректирующих поправок получаем следующий окончательный результат:

Очевидно, что процедура адаптации улучшает прогноз, приближая значение прогнозируемой метеорологической величины к фактическому значению.

Система автоматизированного формирования прогноза погодных явлений, содержащая объединенные в систему минимум два персональных компьютера, к первому из которых подключены клавиатура и первый монитор, а его первый вход соединен с внешними источниками гидрометеорологической информации, отличающаяся тем, что, с целью повышения оперативности формирования прогноза и его оправдываемости, внешние источники гидрометеорологической информации подключены к первому входу первого персонального компьютера через последовательно соединенные электронный коммутатор и фильтр, второй вход которого соединен с первым выходом органа управления и контроля, выход второго персонального компьютера соединен с первым входом процессора прогнозирования и адаптации, второй вход которого подключен к второму выходу органа управления и контроля, третий вход соединен с вторым выходом первого персонального компьютера, четвертый вход подключен к выходу жесткого диска, вход которого соединен с клавиатурой и третьим выходом блока управления и контроля, а первый и второй выходы процессора прогнозирования и адаптации соединены со вторым монитором и принтером соответственно.
Система автоматизированного формирования прогноза погодных явлений
Система автоматизированного формирования прогноза погодных явлений
Система автоматизированного формирования прогноза погодных явлений
Источник поступления информации: Портал edrid.ru

Показаны записи 201-210 из 631.
27.08.2016
№216.015.500a

Способ символьной синхронизации при приеме сигнала кодоимпульсной модуляции - фазовой манипуляции с известной структурой

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в наземных приемно-регистрирующих станциях телеметрической информации. Технический результат - повышение помехоустойчивости приема телеметрической информации. Для этого система символьной синхронизации радиотелеметрических средств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595952
Дата охранного документа: 27.08.2016
10.08.2016
№216.015.5300

Фундамент для установки оборудования подводного технического средства

Изобретение относится к судостроению и касается конструкции судовых фундаментов. Фундамент для установки оборудования подводного технического средства содержит устройство компенсации деформации прочного корпуса в виде пластины постоянного радиуса кривизны, установленной торцами на полки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594319
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.5351

Мобильная трехкоординатная радиолокационная станция

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано при построении вращающихся многофункциональных радиолокационных станций (РЛС) дальнего обнаружения целей с электронным сканированием луча для обзора воздушного пространства и одновременного точного сопровождения целей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594285
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.539e

Способ управления системой электропитания космического аппарата

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к автономным системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), использующим в качестве первичных источников энергии батарей фотоэлектрических (БФ), а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей (АБ). Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593760
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.53de

Радиоприемное устройство цифровой активной фазированной антенной решетки

Использование: изобретение относится к радиоприемным устройствам цифровых многоэлементных активных фазированных антенных решеток (АФАР). Сущность: радиоприемное устройство состоит из N каналов, каждый канал содержит последовательно соединенные усилитель высокой частоты, вход которого является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593928
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.541e

Симметричный вибратор укв

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения фазированных антенных решеток из состава антенно-фидерных устройств систем радиосвязи или радиолокации. Плечи симметричного вибратора УКВ выполнены из плоских пластин, которые крепятся к внешним проводникам симметрирующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593932
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.5642

Способ управления автономной системой электропитания космического аппарата

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автономным системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), использующим в качестве первичных источников энергии батареи фотоэлектрические (БФ), а в качестве накопителей энергии - аккумуляторные батареи (АБ). Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593599
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5bd2

Уплотнение автономного поршня бинарного двс

Изобретение относится к бинарным ДВС, но может быть использовано и для поршневых ДВС с относительно невысоким давлением в цилиндре двигателя. Уплотнение представляет собой спираль, опоясывающую корпус автономного поршня не менее чем на два витка, первый из которых жестко крепится на корпусе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589550
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5c45

Способ извлечения из доплеровских портретов воздушных объектов признаков идентификации с использованием метода сверхразрешения

Изобретение относится к радиолокационным методам и предназначено для извлечения из доплеровских портретов воздушных объектов (ДпП ВО) признаков идентификации, а именно частоты и амплитуды спектральных откликов, соответствующих рассеивающим центрам (РЦ) ВО. Достигаемый технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589737
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5cb8

Способ обнаружения и оценки радионавигационных параметров сигнала космической системы навигации, рассеянного воздушной целью, и устройство его реализации

Изобретение относится к областям радионавигации и радиолокации и может быть использовано для создания приемника многопозиционной неизлучающей радиолокационной системы, использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей навигационные сигналы космической системы навигации. Достигаемым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591052
Дата охранного документа: 10.07.2016
Показаны записи 1-6 из 6.
27.05.2013
№216.012.4483

Способ прогнозирования риска раннего развития ишемической болезни сердца у пациентов с клиническим диагнозом семейная гиперхолестеринемия

Изобретение относится к области медицины, а именно кардиологии. Предложен способ прогнозирования риска раннего развития ишемической болезни сердца у пациентов с семейной гиперхолестеринемией по одной любой мутации из списка 5 мутации гена LDLR: 478T>G (C139G), 1252G>T (Е397Х), 1696А>Т (I545F),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483116
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.12.2013
№216.012.8a13

Компенсационный электростатический флюксметр

Компенсационный электростатический флюксметр предназначен для измерения вертикальной составляющей электрического поля. Устройство содержит экранирующую и измерительную пластины, изоляторы, корпус-основание, двигатель, усилитель тока, маркированный маховик, источник подсветки, фотодиод, мост,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501029
Дата охранного документа: 10.12.2013
26.08.2017
№217.015.de2d

Способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения

Изобретение относится к области радиофизики и может быть использовано для контроля за солнечной, геомагнитной и сейсмической активностью, за предвестниками землетрясения, извержения вулканов, цунами, процессами грозовой активности, динамикой мощных штормовых циклонов, а также для обнаружения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624634
Дата охранного документа: 05.07.2017
25.08.2018
№218.016.7f85

Способ интерактивного обучения

Изобретение относится к средствам обучения специалистов по диагностике оборудования основных и вспомогательных технических объектов с использованием данных дистанционного зондирования Земли. Суть изобретения состоит в том, что дополнительно обучение проводят по данным дистанционного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664946
Дата охранного документа: 23.08.2018
09.06.2019
№219.017.79c0

Способ прогнозирования развития рестеноза после стентирования коронарных артерий стентами без лекарственного покрытия

Изобретение относится к области медицины, а именно кардиологии, в частности к эндоваскулярным методам лечения. Для прогнозирования развития рестеноза после стентирования коронарных артерий стентами без лекарственного покрытия у пациента определяют генотипы полиморфизмов Glu298Asp гена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395091
Дата охранного документа: 20.07.2010
19.06.2019
№219.017.85d4

Способ формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени и система для его осуществления

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано при прогнозировании погодных явлений в режиме реального времени. Сущность: непрерывно получают гидрометеорологическую информацию по всей поверхности Земного шара. Формируют и сохраняют 3-мерную глобальную карту погоды с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002347244
Дата охранного документа: 20.02.2009
+ добавить свой РИД