Система енергозабезпечення станції гідрометеорологічних спостережень
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2023-4(34)-221-235Ключові слова:
система енергозабезпечення, блок живлення, акумуляторна батарея; стурктурна схема; моделюванняАнотація
У роботі представлені результати теоретичних та експериментальних досліджень авторів у вивченні особливо-стей створення системи енергозабезпечення станції, отриманих при виконанні НДР “THEOREMS-Dnipro. Transboundary HydrometEORological and Environmental Monitoring System of Dnipro river”, “Прикладна розробка органі-заційно-економічного механізму забезпечення екологічної безпеки водних ресурсів шляхом автоматизованого монітори-нгу”, “Мультиагентна система захисту об’єктів критичної інфраструктури на основі рою мультикоптерних дронів”.
На сьогоднішній день велика кількість публікацій пов'язана з підвищенням точності засобів вимірювальної тех-ніки станцій спостереження, вдосконаленню алгоритмів обробки та передачі інформації, а системам енергозабез-печення приділяється недостатня увага.
Проте точність і достовірність виміряної інформації, надійність роботи станції спостереження значною мі-рою буде залежати від якості джерела живлення обладнання станції. У світлі останніх подій, пов’язаних із воєнною агресією Російської Федерації, станції гідрометеорологічних спостережень можуть бути доповнені системами ві-деоспостереження та стати важливим елементом у системі забезпечення охорони певних територій. Ще більшої функціональності вони можуть набути, якщо будуть використовуватись як станції підзарядки дронів різних типів. Таке розширення функціоналу станцій не можливе без якісної системи енергозабезпечення.
У статті представлено огляд основних структурних схем станцій гідрометеорологічних спостережень. Розг-лянуто особливості використання кожної структурної схеми. Обґрунтовано необхідність впровадження системи моніторингу електричних та неелектричних параметрів блока живлення автономної та комбінованої станції спос-тережень. Наведено розрахунок зміни енергії акумуляторної батареї, на основі якого можна вибрати номінальну ємність акумуляторної батареї, необхідну для надійної та безперебійної роботи станції.
Посилання
Pohrebennyk, V., Korostynska, O., Mason, A. and Cygnar, M. (2016). Operative Control Pa-rameters of Water Environment. 9th international conference on developments in esystems engineering (dese) (рр. 335-340).
Haron, S.N., Mahamad, K.M., Aziz, A.I. and Mehat, M. (2009). Remote Water Quality Moni-toring System using Wireless Sensors. 8th WSEAS International Conference on Electronics, Hardware, Wireless, and Optical Communications (рр. 148-154). Cambridge, UK.
Fornai, F., Bartaloni, F., Ferri, G., Manzi, A., Ciuchi, F. and Laschi, C. (2012). An autonomous water monitoring and sampling system for small-sized ASV operations (рр. 1-6). Oceans, Hampton Roads, VA.
Riley, J.L., Murray, B.R., Hauser, O.A., Wolcott, D.B., Heitsenrether, R.M., Gill, S.K. (2014). GPS Water Level Buoy for Hydrographic Survey Applications. Final Report: Proof-of-Concept. NWLON-Comparison Project. Silver Spring, MD (NOAA).
André, G., Miguez, M.B., Ballu, V., Testut, L., Wöppelmann, G. (2013). Measuring sea level with GPS- Equipped Buoys: A multi-instruments experiment at Aix island. The International Hydro-graphic Review, No 10-2013.
Gallah, N., Bahri, O. B., Lazreg, N., Chaouch, A., Besbes, K. (2017). Water Quality Monitoring based on Small Satellite Technology. International Journal of Advanced Computer Science and Appli-cations, 8(3), 357-362.
Joshi, A.A. (2015). Water Quality Monitoring System Using Zig-Bee and Solar Power Supply. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineer-ing, 4(10), 8103-8109.
Yue, R., Ying, T. (2012). A Novel Water Quality Monitoring System Solar Power Supply and Wireless Sensor Network. International Conference of Environmental Science and Engineering, l(2), Part A, 265–272.
Xu, D., Li, D., Fei, B., Wang, Y., Peng, F. (2014). A GPRS-Based Low Energy Consumption Remote Terminal Unit for Aquaculture Water Quality Monitoring. Computer and Computing Technol-ogies in Agriculture, VII, 492-503.
Li, W., Pan, P., Tan, L. S., Luo, X. K. (2014). Remote On-Line Automatic Monitoring System of Reservoir’s Water Regimen Based on WSN and GPRS Network. Applied Mechanics and Materials, 536, 1223-1230.
Zhu, X., Yue, Y., Wong, P., Zhang, Y. and Meng, J. (2016). Novel numerical and computational techniques for remote sensor based monitoring of freshwater quality. IEEE International Conference of Online Analysis and Computing Science (ICOACS) (рр. 91-95).
Lepikh, Ya.I., Pristupa, A.L., Bunyakova, Yu.Ya., Santoniy, V.I., Budiyanskaya, L.N., Aver-chenkov, V.I., Kryshnev, Yu.V. (2013). Kharakterystyky еkspluatatsyonnуkh parametrov system monytorynha urovnia vodы otkrыtыkh vodoemov [Characteristics of operational parameters of water level monitoring systems for open water bodies]. Collection of scientific works of the Military Institute of Kyiv National University named after T. Shevchenko – Zbirnyk naukovykh prats Viiskovoho instytutu Kyivskoho natsionalnoho universytetu im. T. Shevchenka, 43, 300-308.
Prystupa, A.L., Bezruchko, V.M., Velihorskyi, O.A., Revko, A.S., Kryshnov, Yu.V. (2019). Suchasni avtonomni hidrometeorolohichni vymiriuvalni stantsii [Modern autonomous hydrometeoro-logical measuring stations]. Vydavets Brahynets O. V.
Lepikh, Ya.I., Santonii, V.I., Budiianska, L.M., et al. (2019). Optyko-elektronni systemy blyzhnoi lokatsii [Optoelectronic systems for short-range location]. Odes. nats. un-t im. I. I. Mechnykova.
Pohrebennyk, V.D., Romaniuk, A.V. (2008). Pohrebennyk, V. D. Pidvyshchennia tochnosti ul-trazvukovykh informatsiinovymiriuvalnykh system dlia ekspres-kontroliu parametriv ridyn [Improving the accuracy of ultrasonic information and measuring systems for rapid control of fluid parameters]. Materialy naukovo-tekhnichnoi konferentsii do 40- richchia DP DNDI «Systema» – Materials of the scientific and technical conference for the 40th anniversary of DP NDI «Systema» (рр. 109–112). DP DNDI «Systema».
Wu, F., Rüdiger, C., Yuce, M.R. (2017). Real-time performance of a self-powered environmen-tal IoT sensor network system. Sensors, 17(2), 282.
A real-time flood monitoring system based on GIS and hydrological model (2010). Environ-mental Science and Information Application Technology (ESIAT). 2010 International Conference (IEEE). Wuhan, 17-18 July 2010. Vol. 1. PP. 605-608.
Gulati, K., Boddu, R. S. K., Kapila, D., Bangare, S. L., Chandnani, N., & Saravanan, G. (2022). A review paper on wireless sensor network techniques in Internet of Things (IoT). Materials Today: Proceedings, (51), 161–165.
Zhang, Y., Thorburn, P. J. (2022). Handling missing data in near real-time environmental mon-itoring: A system and a review of selected methods. Future Generation Computer Systems, 128, 63–72.
Silvani, X., Morandini, F., Innocenti, E., Peres, S. (2015). Evaluation of a wireless sensor net-work with low cost and low energy consumption for fire detection and monitoring. Fire Technol, 51(4), 971–993.
Kychko, I.I., Marhasova, V.H., Vyhovska, V.V., Derii, Zh.V., Prystupa, A.L., Kholodny-tska, A. V. (2023). Bezpeka vodokorystuvannia: faktory vplyvu ta ekoloho-ekonomichnyi mekhanizm realizatsii [Safety of water use: factors of influence and ecological and economic mechanism of imple-mentation]. NU «Chernihivska politekhnika».
Sreznevsky, B. (n.d.). Tsentralna heofizychna observatoriia imeni Borysa Sreznevskoho [Struc-ture CGO]. http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/pro-tsho/struktura/22-stantsiyi.
Ciampittiello, M., Manca, D., Dresti, Cl., Grisoni, S., Lami, A., et al. (2021). Meteo-Hydrolog-ical Sensors within the Lake Maggiore Catchment: System Establishment, Functioning and Data Vali-dation. Sensors (Basel), 21(24). doi: 10.3390/s21248300.
Avtomatychni stantsii meteosposterezhennia Viasala [Viasala. Automatic weather observation stations]. (n.d.). https://www.vaisala.com/en/products/weather-environmental-sensors/automatic-weather-station-aws810-general
Prystupa, A., Kazymyr, V., Zabašta, A., Revko, A., Stepenko, S. and Novyk, K. (2022). Autono-mous Power Supply Development for Hydrometeorological Monitoring Station. 2022 IEEE 7th Interna-tional Energy Conference (ENERGYCON). (pp. 1-6). doi: 10.1109/ENERGYCON53164.2022.9830499.
Guide to the Global Observing System (WMO-No. 488). (2010). World Meteorological Organ-ization. https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=4236.
Explanatory circular on the WMO Quality Management Framework. (n.d.). World Meteoro-logical Organization. http://www.bom.gov.au/wmo/quality_management/docs/QMF-circ_en.pdf.
Guide to Instruments and Methods of Observation (WMO-No. 8). (2018). World Meteorologi-cal Organization. https://community.wmo.int/activity-areas/imop/wmo-no_8
Nastanova hidrometeorolohichnym stantsiiam i postam: keriv. dokument 52.4.8.01-07 [KD 52.4.8.01-07 Instructions to hydrometeorological stations and posts], 2(1). Meteorological observations at posts. (2007).
Metodychni vkazivky z avtomatyzovanoi obrobky i kontroliu danykh hidrometeorolohichnykh sposterezhen [Methodical guidelines for automated processing and control of hydrometeorological ob-servation data]. Vol. 3 Meteorological information of hydrometeorological stations and posts. (2014).
Provedennia paralelnykh meteorolohichnykh sposterezhen: keriv. dokument 74.90.14-02572508-000:2015 [KD 74.90.14-02572508-000:2015 Conducting parallel meteorological observa-tions]. (2015).
Spatio-temporal control of meteorological station data [Prostorovo-chasovyi kontrol danykh meteorolohichnykh sposterezhen stantsii], Order of UkrHMTs of February 16, 2021 № NS-13/99.
Nastanova hidrometeorolohichnym stantsiiam y postam. (2019). Vol.: 1. Derzhavna systema hidrometeorolohichnykh sposterezhen. Osnovni polozhennia i normatyvni dokumenty [State System of Hydrometeorological Observations. Main provisions and regulatory documents].
Prystupa, A., Marhasova, V., Stepenko, S., Kulko, T., Kulik, B. and Novyk, K. (2022). Op-timization of Electricity Consumption for Autonomous Monitoring Station “THEOREMS Dnipro”. 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). (pp. 1-6). doi: 10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916347.
Tao, M., Chen, X., Lin, H., Jin, Y., Shan, P., Zhao, D., Gao, M., Liang, Z., and Yang, Y. (2023). Clarifying the Temperature-Dependent Lithium Deposition/Stripping Process and the Evolution of In-active Li in Lithium Metal Batteries. ACS Nano, 17(23), 24104-24114. DOI: 10.1021/acsnano.3c09120.
IEEE Recommended Practice for Installation and Maintenance of Lead-Acid Batteries for Pho-tovoltaic (PV) Systems – Redline. (2020). IEEE Std 937-2019 (Revision of IEEE Std 937-2007) – Red-line. (pp. 1-45).
Fesenko, A. P., Yershov, R. D., Stepenko, S. A. (2021). Ohliad ta obgruntuvannia vyboru akumuliatornykh batarei dlia avtonomnoi systemy elektrozhyvlennia na osnovi fotoelektrychnykh peretvoriuvachiv [Review and justification of the choice of batteries for an autonomous power supply system based on photovoltaic converters]. Technical sciences and technologies – Tekhnichni nauky ta tekhnolohii, 1(7), 177–186. http://tst.stu.cn.ua/article/view/105255.
Zakharchenko, D., Stepenko, S. (2021). Review and justification of the choice of electricity storage devices for the operation of electric power facilities. Technical sciences and technologies, 4(22), 198–209. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2020-4(22)-198-209.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
