Úkol č. 9 - Air Silesia

Úkolu č. 9
Wdrożenie systemu przekazu informacji o zanieczyszczeniu powietrza
Vypracování systému předávání informací o stavu znečištění ovzduší
Souhrn zprávy o realizaci úkolu č. 9:
Období realizace: 1.I.2011 – 31.I.2013
Koordinátor úkolu č. 9: Hlavní institut hornictví vKatowicích, Vysoká škola báňská – Technická
univerzita Ostrava
Autor: dr hab. inż. Małgorzata Wysocka, mgr Paweł Urban, dr Krystian Skubacz,
mgr inż. Maciej Kotok
Realizátoři:
Český hydrometeorologický ústav – filia w Ostrawie
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy
Instytutu Zdrowia Publicznego w Ostrawie (Zdravotní ústav se sídlem v Ostravě)
Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu - IPIŚ PAN
Stránka 0 z 15
Cílem realizovaného projektu AIR SILESIA bylo vytvoření regionálního informačního systému
kvality ovzduší pro region česko-polského pohraničí. V souladu s předpoklady obsaženými v návrhu
projektu bylo vyhlášeno výběrové řízení na „Služby související s realizací informačního systému”. Na
základě provedeného výběrového řízení byla vybrána firma ESAPROJEKT s.r.o. z Chorzowa. V souladu
se zadáním a s požadavky výběrového řízení provedla tato firma následující služby:
Vyprojektování, vytvoření, zprovoznění a správa informačního systému kvality ovzduší v oblasti
česko-polského pohraničí v regionech Moravy a Slezska.
Informační systém byl vytvořen výše uvedenou společností ve spolupráci se všemi partnery projektu.
Správnost a úplnost provedení koordinovali GIG a VŠB-TU.
1. POPIS ARCITEKTURY SYSTÉMU.
Systém je vybudován ve webové třívrstvové architektuře a skládá se z následujících elementů:
1) Internetová aplikace
2) Modul datovývh přístupů
3) Modul výměny dat s vnějšími zařízeními
4) Modul výměny dat s vnějšími systémy
Internetová aplikace.
Internetová aplikace je elementem systému umožňujícím zobrazování informací (tabulky,
grafy, mapy) a dostupnost funkcí uživatelům systému. Aplikace je vytvořena v technologii „tenkého
klienta” a prezentuje informace ve dvou jazykových verzích (v české a polské) prostřednictvím
internetového prohlížeče a pro mobilní platfomy. Byla zajištěna funkčnost pro následující prohlížeče:
IE 8 a vyšší, Firefox 3.6 a vyšší, Chrome 9 a vyšší a Safari 5 a vyšší. Byla také zajištěna funkčnost na
mobilních aplikacích pro systémy iOS a Android.
Intrernetová aplikace byla vytvořena v prostředí podle zadání zadavatele: server s platformou
Windows Server 2008 a server IIS.
Systém uživatelských přístupů má tři úrovně: všeobecně dostupnou, uživatelskou (uživatelé
portálu AIR SILESIA) a administrátorskou.
Stránka 1 z 15
Informační system kvality ovzduší vytvořený společností ESAPROJEKT byl propojen s
inteentovými stránkami projektu AIR SILESIA.
Modul datových přístupů
Modul datových přístupů zavádí pravidla pro zasílání, skladování, úpravu a využívání dat
uložených v relační databázi MS SQL Server dostupné na serveru společnosti GIG (Operační systém
Windows Server 2008).
Modul výměny dat s vnějšími zařízeními.
Modul je postaven na komunikačních interface zařízeních, které dovolují výměnu dat s vnějšími
měřícími zařízeními, tj.:
Interface pro měřící zařízení umožňuje sběr dat va stanoveném časovém intervalu, „on
line” výstupy měření imisí s cílem jejich prezentace v systému Air Silesia (definovaných pro
konkrétní měřící zařízení).
Interface pro informační tabule (monitory) zajišťuje přenos dat s cílem jejich prezentace.
Interface pro kamery zajišťuje online sledování meteorologických podmínek v místě jejich
instalace.
Modul výměny dat s vnějšími systemy
Tento modul zpřístupňuje konkrétní komunikační interface, díky kterému je možné odebírat
data z následujících systémů modelování stavu znečištění a prognóz stavu kvality ovzduší:
- Matematický model disperze znečištění CZ
- Matematický model disperze znečištění PL
- Systém prognóz a indexu kvality ovzduší IMGW
a následně jejich on-line prezentace
Stránka 2 z 15
Obr. 1. Schéma architektury systému.
Portal
AirSilesia
Aplikacja internetowa
Moduł dostępu do danych
Moduł wymiany danych z zew.
urządzeniami
Interfejs z
tablicami inf.
Interfejs z
kamerami
Interfejs z urz.
pomiarowymi
Urządzenia
pomiarowe
Tablice
informacyjne
Kamery
Baza danych
Moduł wymiany danych z zew. systemami
Interfejs z zew. systemami
Model dyspersji
zanieczyszczeń
CZ
Model prognoz
IMGW
Model dyspersji
zanieczyszczeń PL
Stránka 3 z 15
Obr. 2. Způsob fungování systému předávání informací.
Prognoza
imisji
Modelowanie
Model
Model
Pomiary i
obrazy
Model
Urządzenia
pomiarowe
Urządzenia
pomiarowe
Urządzenia
pomiarowe
Stránka 4 z 15
2. FUNKCE SYSTÉMU
2.1. Přístup k výsledkům měření zajišťovaných prostřednictvím partnerů projektu
Program umožňuje prezentaci výsledků aktuálních i historických měření realizovaných
partnery projektu. Vizualizace výsledků zahrnuje emise a/nebo imise ze všech typů zdrojů znečištění
ovzduší. Aktuální výsledky měření z databáze měření konkrétních faktorů způsobujících zhoršování
stavu ovzduší.
Možnými formami vizualizace informací jsou tabulkové sestavy, grafy (lineární, sloupcové,
mozaikové) a mapy.
Na obrázku č. 5 je znázorněn způsob vizualizace výsledků měření. Na mapě zájmové oblasti
jsou vyznačeny lokality, na kterých probíhala měření. Po výběru lokality je možné sledovat výsledky
měření různých parametrů realizovaných různými zařízeními.
Vizualizace aktuálních výsledků zahrnuje měření znečištění ovzduší:
- stacionárně,
- mobilními stanicemi,
- s vyžitím letadel,
- distribuce frakcí ve vybraných lokalitách.
Na obrázcích 3 a 4 je zobrazen příklad měřící aparatury používané při měření znečištění
ovzduší.
Stránka 5 z 15
Obr. 3. Měřící zařízení pro výzkum koncentrace polétavého prachu vybavené systémem sledování
dílčích frakcí.
Obr. 4. Mobilní měřící stanice, 400 kg, 1 m x 2 m x 1,1 m, 220/380 V.
Stránka 6 z 15
Obr. 5. Příklad způsobu prezentace výsledků měření realizovaných prostřednictvím partnerů
projektu.
Stránka 7 z 15
Byla provedena integrace informatického systému s vnějšími systémi, což dovoluje získávání
následujících informací::
výsledků modelování kvality ovzduší (systém VŠB – TU Ostrava),
prognózy stavu ovzduší (systém IMGW).
Systémy IMGW i VŠB-TU pracují na platformě WINDOWS. Data ze systémů těchto institucí
jsou do informačního systému posílána ve formě textových souborů (.txt). V případě měření
prováděných partnery ČHMÚ a ZUOVA jsou vizualizace výsledků měření přebírány z www stran
těchto partnerů. V případě výsledků měření prováděných partnerem IPIŚ PAN pomocí zařízení
Airpointer byla na serveru tohoto partnera vytvořena speciální strana, na které jsou shromažďovány
výsledky měření. V informačním systému byl vytvořen element (aplikace) umožňující grafickou
vizualizaci výsledků měření.
Nejdůležitější výzvou bylo pro tvůrce informačního systému vyřešení problému přenosu
výsledků měření distribuce frakcí znečišťujících látek prováděných firmou GIG s využitím zařízení
firmy TSI (obr. 6.). Bylo nutné vytvořit moduly umožňující import výsledků spektrometrie a jejich
konverzi na objemovou koncentraci a následnou grafickou prezentaci.
Obr. 6. Měřící zařízení pro výzkum distribuce prachových částic velikostí od 3 do 20000 nm.
DMA
EC
CPC
APS
SMPS
Dodatkovou funkcí je obraz z kamer umístěných na vrcholu Skrzyczne: jedna kamera je
nasměrována na českou stranu, druhá na stranu polskou směrem k Bialsko-Biala. Na obrázku č. 7 je
zobrazen příklad vizualizace obrazu z kamer.
Stránka 8 z 15
Obr. 7. Příklad způsobu prezentace obrazu z kamer.
Stránka 9 z 15
Další způsob prezentace informací týkajících se zdrojů emisí ovzduší znečišťujících látek v
zájmové oblasti projektu je zobrazen na obrázku 8.
Obr. 8. Vizualizace emisí z jednotlivých zdrojů.
Źródła przemysłowe
Paleniska lokalne
Emisja liniowa
Stránka 10 z 15
Dále informační systém umožňuje prezentaci prognóz a indexů kvality ovzduší. Prognózy
představují očekávané hodnoty koncentrací škodlivých látek v ovzduší, tj. NO2, O3, PM10, PM2,5 a
SO2. Příklad vizualizace prognózy kvality ovzduší dostupné na straně programu je uveden na obrázku
č. 9.
Obr.
9.
Vizualizace
prognózy
a
indexu
kvality
ovzduší
(příklad
pro
PM10).
V rámci projektu AIR SILESIA vypracovala skupina expertů z VŠB – TU na základě svého
matematického modelu mapy šíření škodlivých látek pocházejících ze všech typů zdrojů znečištění:
průmyslové zdroje, doprava a tzv. „nízké emise” či lokální zdroje (malé kotelny a kotle v rodinných
domech). Základem modelování šíření znečištění byly české a polské databáze znečišťování z let 2006
a 2010. Systém umožňuje prezentaci plošného transportu znečištění na mapě regionu. Příklad je
zobrazen na obrázku 10.
Stránka 11 z 15
Obr. 10. Vizualizace modelování imisí pro data roku 2010.
Źródła przemysłowe
Paleniska lokalne
Imisja liniowa
Stránka 12 z 15
2.2. Další funkční požadavky
Projekt AIR SILESIA předpokládal, že po jeho skončení budou ve vybraných lokalitách na české
i polské straně instalovány informační tabule (monitory), na kterých budou prezentovány vybrané
informace týkající se kvality ovzduší. Monitory budou vybavené vstupy HDMI. Informační systém byl
vybaven funkcí umožňující zasílání vizualizací dat do uvedených monitorů.
Při návrhu a projektování informačního systému byla provedena hierarchizace oprávnění, na
základě které jsou vybrané funkce informačního systému dostupné uživatelům podle nastavení
administrátorem (např. partneři projektu).
Jedním z předpokladů projektu AIR SILESIA bylo vytvoření co nejširšího přístupu k informacím
o kvalitě ovzduší pro obyvatele česko-polského pohraničí. Z tohoto hlediska má informační systém
funkce umožňující dostupnost:
informací pro potřeby médií (tisk, rádio, tv, internet, mobilní platformy) ve formátu TXT. Viz
obrázek 11.
analýz a prací ve všeobecně dostupných formátech výměny dat. Viz obrázek 12.
Obr. 11. Modul generování informací pro média.
Stránka 13 z 15
Obr. 12. Modul generování jednotlivých analýz nebo zpřístupnění prací expertů.
Bylo vyřešeno zadání spočívající v umožnění administrátorovi řídit takové funkce, jako jsou
kontrola správné funkčnosti měřících zařízení a kontrola aktivního přenosu dat z VŠB – TU a IMGW do
informačního systému. Konkrétně byl vytvořen modul, který bude součástí systému a který bude
umožňovat administrátorovi výše uvedené činnosti.
Informační systém byl instalován na serveru firmy GIG pracujícím na platformě WINDOWS.
GIG, jako partner projektu Air Silesia, a IT firma ESAProjekt budou administrovat informační systém,
kontrolovat správnost jeho chodu a odstraňovat případné poruchy.
Stránka 14 z 15