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 Baza danych Moduł wymiany danych z zew. urządzeniami Moduł wymiany danych z zew. systemami Interfejs z tablicami inf. Interfejs z kamerami Interfejs z urz. pomiarowymi Interfejs z zew. systemami Tablice informacyjne Urządzenia pomiarowe Model dyspersji zanieczyszczeń CZ Model prognoz IMGW Kamery Model dyspersji zanieczyszczeń PL Stránka 3 z 15
Prognoza imisji Modelowanie Pomiary i obrazy Obr. 2. Způsob fungování systému předávání informací. Model Model 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. ovzduší. Na obrázcích 3 a 4 je zobrazen příklad měřící aparatury používané při měření znečištění 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