03 Февраля
ИКТ в гидрометеорологической службе Узбекистана. Вчера и сегодня
Гидрометеорологическая служба была первой в Узбекистане, получившей самую высокопроизводительную электронно-вычислительную машину (ЭВМ) второго поколения – «Минск-2». Произошло это в мае 1965 года. А незадолго до события в создание информационно-коммуникационных технологий Гидрометеорологической службы Узбекистана был заложен и первый камень.
в феврале 1965 года была создана группа технического обслуживания ЭВМ «Минск-2», которая состояла из 6 первопроходцев. Перечислим их поименно: Радий Подгузов (руководитель группы, Леонид Блиновский, Арнольд Потолоков, Юрий Чеботов, Владимир Чесноков, и Михаил Торский. Во многом благодаря прочной связи поколений и профессионализму наших коллег и стало возможно успешное становление и развитие Гидрометеорологической службы Республики Узбекистан.
Вехи развития
Вот некоторые характеристики «электронного зверя» 1965 года:
• форма предоставления чисел – фиксированная и плавающая запятая;
• система счисления – двоичная;
• длина машинного слова – 37 двоичных разрядов;
• структура команд – двухадресная;
• среднее быстродействие – 5 тысяч операций в секунду;
• емкость оперативной памяти на ферритовых кольцах – 4 тысячи слов;
• емкость внешнего запоминающего устройства на магнитных лентах – 1,6 млн. слов;
• ввод информации с пятидорожечной телеграфной перфоленты;
• вывод информации на перфоленту, телетайп.
Безусловно, эти данные информативны только для специалистов. Однако, стоит отметить, что ЭВМ «Минск-2» была первой ЭВМ, электронные схемы которой полностью выполнены на полупроводниковой элементной базе. В октябре 1967 года на базе этой группы был создан отдел ЭВМ, а в феврале 1970 г. на базе отдела – вычислительный центр Гидрометеорологической службы Узбекистана, который через год стал основой Среднеазиатского регионального вычислительного центра (САРВЦ). За все время своего существования САРВЦ, оснащенный современной и высокопроизводительной вычислительной техникой, по своим вычислительным мощностям являлся крупнейшим вычислительным центром Узбекистана.
В 1972 году для размещения САРВЦ в эксплуатацию введен корпус площадью порядка 3 тысяч квадратных метров. В 1973 году в САРВЦ была установлена мощная вычислительная система «Весна». В 80-е годы прошлого столетия САРВЦ оснащался вычислительными системами серии ЕС от 35 до 60 моделей, а в начале 90-х годов вычислительные системы серии ЕС были заменены вычислительным комплексом IBM 370 архитектуры.
В апреле 1993 года САРВЦ был преобразован в Управление связи и обработки информации (УСОИ), на базе которого в апреле 2000 года было создано информационно-техническое управление «Метеоинфосистем» как самостоятельное юридическое лицо с финансированием из республиканского бюджета.
Сегодня «Метеоинфосистем» является национальным и региональным телекоммуникационным центром (РТЦ) сбора, обработки и распространения гидрометеорологической и спутниковой информации в глобальной телекоммуникационной сети (ГТС) Всемирной службы погоды (ВСП) Всемирной метеорологической организации (ВМО).
На «РТЦ - Ташкент» возлагается ответственность за своевременное и качественное обеспечение гидрометеорологической информацией и прогнозами национальных гидрометеорологических служб Казахстана, Кыргызстана, Таджикистана и Туркменистана.
Для обеспечения устойчивой работы прогностических и оперативно-производственных подразделений Узгидромета и Гидрометеорологических служб государств, входящих в зону ответственности на «Метеоинфосистем» возложены следующие функции:
• внедрение современных информационных технологий;
• прием и обработка спутниковой информации;
• информационное обеспечение всеми видами гидрометеорологической, спутниковой информации и прогностической продукцией соответствующих подразделений Узгидромета и Национальных гидрометеорологических служб (НГМС) Центральной Азии;
• создание и ведение архивов метеорологической и спутниковой информации;
• составление частотного расписания работы радиоизлучающих устройств Узгидромета;
• контроль за работой радиоэлектронных устройств (РЭУ) и за соблюдением правил радиообмена в подразделениях Узгидромета.
Для выполнения поставленных задач «Метеоинфосистем» располагает достаточными техническими и финансовыми ресурсами, а также располагает высокопрофессиональными специалистами, способными решать текущие задачи, разрабатывать и реализовывать планы по внедрению современных информационных технологий в производственную практику Узгидромета. Общая численность сотрудников «Метеоинфосистем» составляет 224 человека.
Система сбора, обработки и распространения информации
В начале 90-х годов обмен информацией с сетевыми подразделениями в системе сбора и распространения гидрометеорологической информации происходил посредством:
• общегосударственной системы телеграфной связи
Сетевые подразделения сдавали телеграммы с гидрометеорологической информацией, по телефону или явочным порядком, на ближайший узел связи и аналогичным способом получали телеграммы, направленные в их адрес. По этой схеме обмен информацией осуществлялся с 90% сетевых подразделений.
• внутриведомственной системе радиосвязи в Кв диапазоне
По этой схеме обмен информацией осуществлялся с одиннадцатью труднодоступными станциями (ТДС) расположенными в труднодоступных и отдаленных местах (горы, пустыня).
• выделенных арендованных каналов связи
По этой схеме обмен информацией осуществлялся с НГМС соседних государств и России, а также с девятью авиационными метеорологическими станциями гражданской авиации (АМСГ), расположенными в аэропортах Узбекистана. Выделенные каналы связи имели вторичное уплотнение, т.е. были поделены на две части: одна половина канала работала в режиме передачи телеграфных сообщений, а вторая – в режиме передачи факсимильных сообщений. Скорость передачи информации по телеграфным каналам составляла 50 бод, причем одна синоптическая карта по факсимильной связи передавалась в среднем за 30 минут
.
Комплектование и распределение информации пользователям осуществлялась в полуавтоматическом режиме на специализированном оборудовании «Циклон». Своевременность и качество комплектования и распределения информации полностью зависело от уровня квалификации специалистов, службы автоматизированной системы передачи данных (АСПД). Оборудование, обеспечивающее сбор и распространение гидрометеорологической информации, включало в себя десятки телеграфных аппаратов, специальных большеформатных приемных и передающих факсимильных аппаратов, спецоборудование «Циклон» и аппаратуру многоканальной связи К-120. Обеспечивали бесперебойную работу системы сбора и распространения информации четыре службы – служба проводной и радиосвязи связи, служба факсимильной связи и служба автоматизированной системы передачи данных.
Наряду со сбором и распространением традиционной гидрометеорологической информации и прогностической продукции, осуществлялся регулярный прием спутниковой информации с полярно орбитальных спутников типа NOAA и геостационарного спутника типа Метеосат. Прием спутниковой информации осуществлялся на выносном пункте приема информации (ВППИ), расположенном в 12 км от города Ташкента. Передача информации с ВППИ в Узгидромет осуществлялась по системе радиорелейной связи. Бесперебойную круглосуточную работу системы приема спутниковой информации обеспечивала служба приема спутниковой информации.
Система обработки информации
В начале 90-х годов система обработки информации представляла собой следующую картину.
На больших электронно-вычислительных машинах серии ЕС обрабатывалась информация, поступающая из мировых прогностических центров KWBC, ECMF, в коде GRID. На выходе получались расчерченные прогностические карты, которые операторы вычислительного центра сначала отдавали в центр факсимильной связи и после передачи относили в группу синоптического прогнозирования. Вся остальная информация, поступающая по каналам телеграфной связи в виде телеграмм, передавалась в группу наносителей. Специалисты группы наносителей расшифровывали телеграфные сообщения и наносили их на бланки синоптических карт. После наноски карты передавались синоптикам, которые по результатам наноски расчерчивали карты.
Расчерченные карты передавались в центр факсимильной связи для передачи. Передача карт производилась по жесткому расписанию. В сутки, практически вручную, подготавливалось порядка 53 синоптических карт. Ручная обработка информации и подготовка синоптических карт требовала очень высокой интенсивности труда как наносителей, так и синоптиков.
Параллельно с обработкой оперативной прогностической продукции, поступающей в коде GRID, на больших машинах обрабатывалась режимная информация и производилась архивация режимной информации на магнитных лентах. Наряду с обработкой гидрометеорологической информации, производилась обработка спутниковой информации, которая заключалась в получении снимка орбиты на фотобумаге и монтажа двух ближайших орбит на листе формата А4 ручным способом - с помощью ножниц и клея.
Обеспечивали бесперебойную работу системы обработки информации шесть подразделений – вычислительный центр, служба технического обслуживания, служба баз и банков данных, служба разработки программного обеспечения, служба обработки спутниковой информации, служба инженерного обеспечения. Действовавшие технологии сбора, обработки и распространения гидрометеорологической u1080 информации и прогностической продукции безнадежно устарели, требовались кардинальные технологические перемены.
В 1995 году была разработана стратегия автоматизации процесса сбора, обработки и распространения всех видов гидрометеорологической и спутниковой информации и прогностической продукции.
Модернизация
С 1995 года началась поэтапная модернизация системы сбора и распространения всех видов гидрометеорологической и спутниковой информации, как на национальном, так и на региональном уровне.
На первом этапе был создан центр коммутации сообщений (ЦКС) на базе метеорологической телекоммуникационной системы (MTS). На втором этапе специалистами «Метеоинфосистем» разработаны и внедрены в практику эмуляторы приемного и передающего факсимильных аппаратов (на базе компьютеров) и компьютерный центр коммутации факсимильных сообщений (ЦКФС).
В результате из процесса приема и передачи информации выведена аппаратура «Циклон», все телеграфные аппараты и факсимильные аппараты, причем как в центре, так и во всех областных управлениях по гидрометеорологии (УГМ) и во всех АМСГ.
Наряду с модернизацией аппаратно-программного комплекса, обеспечивающего сбор и распространение гидрометеорологической информации, в 1997 году специалистами «Метеоинфосистем» была завершена разработка и внедрены в производственную практику АРМ-Синоптик краткосрочник, АРМ-Синоптик долгосрочник, АРМ-Гидролог и АРМ-Агрометеоролог. В результате из всего процесса обработки гидрометеорологической информации были исключены все виды ручной обработки.
В 1997 году был внедрен в оперативную практику АРМ-спутник, в результате чего обработка спутниковой информации была полностью автоматизирована. С 1998 обработка режимной информации была переведена с больших электронно-вычислительных машин на компьютеры.
Для автоматизации процессов сбора, обработки и распространения гидрометеорологической информации и прогностической продукции был создан производственный сегмент локальной вычислительной сети (ЛВС) Узгидромета. В ее контур были включены ЦКС, ЦКФС, Автоматизированное рабочее место (АРМ)-Синоптик краткосрочник, АРМ-Синоптик долгосрочник, АРМ-Гидролог и АРМ-Агрометеоролог. В такой конфигурации аппаратно-программный комплекс (АПК), обеспечивающий сбор, обработку и распространений гидрометеорологической информации и прогностической продукции проработал до 2000 года.
В 2001 году все работы с больших ЭВМ были сняты, а сами машины были списаны как морально устаревшие и физически изношенные.
В последующие годы специалистами «Метеоинфосистем» была произведена модернизация действующих АР-Мом и расширение их функциональных возможностей.
В новый век с новыми технологиями
В 2000 году началась глубокая модернизация всех звеньев сбора и распространения гидрометеорологической информации и прогностической продукции, начиная с сетевых подразделений и заканчивая u1089 системой сбора и распространения информации и прогностической продукции, как на национальном, так и на региональном уровне.
Немаловажную роль в проведении модернизации сыграли зарубежные партнеры. Так, по гуманитарной линии Агентства USAID США в 2000 г. была получена станция приема и обработки цифровой спутниковой информации «Polar Tracker», поступающей с метеорологического спутника Земли (МСЗ) типа NOAA. Станция была установлена в здании «Метеоинфосистем». В этом же году была введена в эксплуатацию станция приема информации с геостационарных спутников Земли типа «Метеосат». Это позволило прекратить прием спутниковой информации на ВППИ по устаревшей технологии.
В период с 2001 по 2005 годы все НГМС Центральной Азии были оснащены многофункциональными ЦКС, созданными на базе универсальной метеорологической системы UniMAS. В результате были ликвидированы не только все ограничения в обмене гидрометеорологической информацией между НГМС, но и окончательно решен вопрос полноты и своевременности обеспечения НГМС Центральной Азии прогностической продукцией Узгидромета и мировых прогностических центров. Прогностическая продукция стала распространяться исключительно в цифровом формате. Потребность в использовании эмуляторов факсимильных аппаратов и центра коммутации факсимильных сообщений полностью отпала.
В целях оперативного и полноценного информационного обеспечения оперативно-производственных и прогностических служб Узгидромета, рабочие места специалистов всех служб были оснащены компьютерной техникой, а на ее основе сформированы специализированные аппаратно-программные комплексы по обработке гидрометеорологической и спутниковой информации.В итоге, была создана хорошо разветвленная, отвечающая современным требованиям локальная вычислительная сеть (ЛВС) Узгидромета на базе специализированного сетевого и серверного оборудования, в состав которой вошли порядка 100 компьютеров.
Следующим шагом стала автоматизация процесса обмена всех видов информации ЦКС с сетевыми подразделениями. Для этого была создана система пакетной передачи сообщений (СППС) по радиоканалам в КВ диапазоне. СППС была создана на базе 6 кустовых информационных центров (КИЦ) и 53 метеостанций в различных регионах страны. СППС значительно повысила качество, полноту и своевременность сбора оперативной и режимной гидрометеорологической информации. Это повысило качество оперативных прогнозов и оперативность метеорологических ежемесячников и ежегодника.
Для обеспечения надежного функционирования СППС в подразделения Узгидромета было поставлено порядка 900 единиц радиоэлектронного и специального оборудования и 7 автомашин. В 2007 году разработан и введен в производственную практику аппаратно-программный комплекс (АПК) приема и обработки информации с геостационарного спутника типа Метеосат с точкой стояния 63 градуса восточной долготы. Комплекс обеспечивает прием информации с метеорологического спутника земли (МСЗ) Метеосат 7, которая распространяется через систему EUMETcast, её обработку и получение карты облачных образований над одной и той же территорией каждые полчаса.
В связи с созданием новой информационной системы ВМО частично изменились требования к форматам информации, распространяемой по ГСТ ВМО, транспортным системам распространения информации, использованию спутниковой информации. Суть этих требований заключалась в следующем:
1. обеспечить обмен информацией в рамках ГТС ВМО пакетами в 512 Кбайт. До этого времени обмен информацией в рамках ГТС ВМО осуществлялся пакетами по 15 Кбайт;
2. расширить доступ НГМС к спутниковой информации. Ранее лишь НГМС Узбекистана имела доступ к спутниковой информации;
3. максимально использовать интернет для обмена информацией между НГМС. До этого времени обмен информацией с использованием интернет-технологии осуществлялся только между НГМС Узбекистана и НГМС Таджикистана;
4. расширить сферу услуг по предоставлению оперативной гидрометеорологической информации в реальном масштабе времени.
Для реализации требований ВМО в 2007 году были разработаны:
• минимально необходимый уровень модернизации ЦКС НГМС Центральной Азии и включение в контур системы сбора и распространения информации НГМС Центральной Азии БВО «Сырдарья» и БВО «Амударья».
• предложения по развитию системы сбора и распространения информации на базе Системы пакетной передачи сообщений (СППС) в Узгидромете.
• система сбора и распространения гидрометеорологической информации на базе СППС в НГМС Таджикистана.
А в первом квартале 2009 года была успешно завершена модернизация системы сбора и распространения всех видов гидрометеорологической и спутниковой информации и прогностической продукции с максимальным использованием интернет-технологий.
Отметим ключевые результаты:
• обмен информацией между НГМС Центральной Азии идет пакетами 512 Кбайт.
• НГМС Центральной Азии и все АМСГ Узгидромета получили доступ, как к исходной, так и к обработанной спутниковой информации.
• обмен информацией с НГМС Казахстана, Кыргызстана, Таджикистана, Туркменистана, БВО «Амударья», БВО «Сырдарья» и АМСГ аэропорта г. Навои осуществляется с использованием интернет-технологий.
• на базе СППС создана система сбора и распространения гидрометеорологической информации в НГМС Таджикистана, в контур системы включены все сетевые подразделения НГМС Таджикистана.
• дополнительно в контур СППС включены все сетевые подразделения, расположенные на территории Кашкадарьинской и Сурхандарьинской областей. В составе УГМ Кашкадарьинской и Сурхандарьинской областей созданы КИЦ. Вновь созданные КИЦ включены в контур корпоративной сети Узгидромета.
• созданы пять узлов сбора информации (УСИ) в УГМ Наманганской, Андижанской, Сырдарьинской, Бухарской и Хорезмской областей, все УСИ включены в контур корпоративной сети Узгидромета.
• дооснащены необходимым оборудованием и включены в контур корпоративной сети АМСГ аэропортов в гг. Наманган, Самарканд, Бухара, Ургенч, Нукус, Термез, а также аэропорты Ташкент-Восточный и Сергели.
Успешное выполнение всех перечисленных работ в 2010 году позволило завершить работы по созданию многоуровневой корпоративной информационной сети Узгидромета на базе цифровых каналов, в контур которой включены все подразделения Узгидромета. Корпоративная сеть Узгидромета функционирует на базе телекоммуникационной инфраструктуры оператора связи Ист-Телеком.
В настоящее время сбор, обработка и распространение всех видов гидрометеорологической, спутниковой информации и прогностической продукции осуществляется на базе автоматизированной многофункциональной, многоуровневой информационно-вычислительной системы (ИВС) Узгидромета, которая функционирует на базе:
• ЛВС, куда входит более 200 компьютеров;
• корпоративной информационно-вычислительной сети, к которой подключены все сетевые подразделения Узгидромета;
• 10 специализированных автоматизированных рабочих места (АРМ) специалистов высшего звена Узгидромета и «Метеоинфосистем».
Для информационного обеспечения прогностических и оперативно-производственных подразделений Узгидромета, занятых обслуживанием различных секторов экономики Республики Узбекистан, «Метеоинфосистем» производит ежедневный сбор, обработку и распространение:
• 174 видов прогностической и аналитической продукции;
• оперативной гидрологической информации получаемой со 158 гидрологических постов, расположенных на территории Центральной Азии. Из них, на Узбекистан приходится 95, Казахстан - 57, Киргизию - 9, Туркменистан - 11 и Таджикистан – 3;
• оперативной агрометеорологической информации получаемой с 94 агрометеорологических станций, расположенных на территории Узбекистана;
• оперативной метеорологической и аэрологической информации получаемой со 1600 метеорологических станций и с 320 аэрологических станций, расположенных на территории северного полушария. Из них на Узбекистан приходится 80 метеорологических станций.
Вместе с традиционной гидрометеорологической информацией «Метеоинфосистем» в круглосуточном режиме принимает и обрабатывает спутниковую информацию с 3 американских полярно-орбитальных спутников Земли типа NOAA, 2 геостационарных спутников Земли европейского космического агентства Метеосат-7 и Метеосат-9 и одного геостационарного спутника Земли китайского космического агентства - Feng Yun-3А (FY-3А). Это позволяет:
• отслеживать практически в реальном масштабе времени развитие синоптических процессов на территории Центральной Азии;
• производить оперативный мониторинг площадей заснеженности в горах Центральной Азии и Афганистана.
Таблица 1. Базовые проекты «Программы» по улучшению гидрометеорологического обслуживания государств Центральной Азии
|
Проект
|
Название проекта
|
Цели и задачи проекта
|
|
1 |
Усовершенствование системы оперативного мониторинга состояния снежного и ледового покрова в горах ЦА на базе данных дистанционного зондирования (ДДЗ) высокого разрешения передаваемых с ИСЗ EROS B, RADARSAT и SPO T с разрешающей способностью 0,7-20 метров.
|
Целью данного проекта является повышение качества гидрологических прогнозов и улучшение возможностей рационального использования водных ресурсов региона. Не менее важным является расширение диапазона использования данных дистанционного зондирования для решения многих задач. К ним, в частности, относятся: • оперативный мониторинг водоемов, включая оценку температурных режимов, площадей и динамику изменений водоемов; • мониторинг состояния гидротехнических сооружений; • объективная и оперативная оценка ущерба от стихийных бедствий; • мониторинг состояния сельскохозяйственных угодий как с точки зрения соблюдения правил севооборота, так и с точки зрения целевого использования земель; • оценка урожайности сельхоз культур; • оперативная оценка состояния и степени деградации сельскохозяйственных и пастбищных земель; • мониторинг температуры поверхности почвы; • актуализация карт лесопользования; • земельный кадастр; • раннее обнаружение и наблюдение за развитием лесных и степных пожаров; • оперативное обнаружение и мониторинг нефтяных загрязнений в районах добычи и транспортировки нефти и нефтепродуктов; • контроль соблюдения лицензионных соглашений при освоении месторождений природных ресурсов; • оценка экологических последствий освоения территорий; • создание современных тематических карт состояния природных объектов (растительности, состояния почвенного покрова, аварийной опасности территорий; • создание цифровых моделей рельефа; • обновление топографических карт (вплоть до масштаба 1:10 000); • решение задач навигации автоперевозок, таких как прокладывание маршрута, расчет длительности маршрута, оптимизация маршрута по времени и по расстоянию, информация о трафике; • повышение достоверности оценки климатических изменений; • доступ НГМС региона к исходной и обработанной спутниковой информации высокого разрешения.
|
|
2 |
Улучшение технических и организационных возможностей обмена информацией между НГМС Центральной Азии.
|
Проект направлен на внедрение аппаратно-программных средств, обеспечивающих предоставление дополнительных и новых видов информации прогностическим службам НГМС Центральной Азии для повышения качества гидрометеорологического обслуживания заинтересованных секторов экономики и населения Центральной Азии.
|
|
3 |
Модернизация базовой системы наблюдений, информация с которой поступает в региональный и международный обмен.
|
Данный проект направлен на повышение качества всех видов прогнозов и улучшение возможностей по обеспечению потребителей продукции НГМС Центральной Азии. Повышение достоверности оценки климатических изменений. Доступ НГМС региона к исходной и обобщенной информации
|
|
4 |
Улучшение региональной системы обучения, подготовки и повышения квалификации кадров в области гидрометеорологии и климата.
|
Направлением данного проекта является: укрепление материально-технической базы учебных центров НГМС ЦА; предоставление возможности специалистам НГМС ЦА повышения квалификации без отрыва от производства; повышение сроков безаварийной эксплуатации оборудования.
|
|
5 |
Создание национальных центров метрологической и технической поддержки в странах региона.
|
Важной целью здесь выступает повышение качества метеорологических и гидрологических прогнозов за счет обеспечения, точности измерений параметров природной среды в соответствии с рекомендациями ВМО.
|
|
6 |
Разработка регионального подхода к «каскадному» способу доступа (глобальный – региональный - национальный прогнозный центр) к результатам численного прогноза с целью улучшения качества прогностических услуг и улучшению оповещения о ЧС.
|
Проект направлен на внедрение методов численного прогнозирования, адаптированных к условиям Центральной Азии с целью улучшения возможностей предсказывать опасные погодные явления и повышения качества заблаговременных прогнозов.
|
|
7 |
Спасение национальных фондов данных.
|
Проект направлен на: • оцифровку и перевод на машинные носители архивов с гидрометеорологической информацией, аналитической и прогностической продукции; • организацию надежного хранения данных; • сокращение времени доступа потребителей к архивным данным; • создание условий для улучшения оценки климатических изменений; • обеспечение потребностей экономического развития Центрально Азиатского региона.
|