СІСТЭМА ЗБОРУ І АДЛЮСТРАВАННЯ ГІДРАМЕТЭАРАЛАГІЧНАЙ/ЭКАЛАГІЧНАЙ ІНФАРМАЦЫІ СТАНЦЫЙ AHMES ПРАЕКТА THEOREMS-DNIPRO Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 504.75:621.317.39.084.2

С1СТЭМА ЗБОРУ I АДЛЮСТРАВАННЯ Г1ДРАМ ЕТЭАРАЛАГ1ЧНАЙ/Э КАЛАГ1Ч НАЙ 1НФАРМАЦЫ1 СТАНЦЫЙ AHMES ПРАЕКТА THEOREMS-DNIPRO

Ю. В. КРЫШНЁУ, А. У. САХАРУК, М. А. НЕСЦЯРЭНКА, У. А. РАМНЁУ, М. М. БЫКАУ

Установа адукацыг «Гомелъскг дзяржауны тэхшчны ушверстэт iмя П. В. Сухога», Рэспублгка Беларусь

Распрацаваная вымяралъная станцыя AHMES дазваляе аутаматызавацъ гiдралагiчныя, экалагiчныя i метэаралагiчныя назiраннi. Апаратны комплекс прадугледжвае вымярэнне узроуню i тэмпературы вады у рацэ Дняпро, канцэнтрацып хларыдау, нтратау, аюслялъна-аднауленчага патэнцыяла, узроуню pH, хуткасц i напрамку ветра, тэмпературы паветра, атмасфернага щску, колъкасцi ападкау як у летт, так i у зiмовы перыяд. Уся вымяралъная iнфармацыя перадаецца праз GSM-канал на цэнтралъны сервер праекта THEOREMS-Dnipro. Тэмп i расклад правядзення вымярэнняу змяняецца з дапамогай дыспетчарсюх пулътоу для забяспечання магчымасцi своечасовага рэагавання на узнкненне або пагрозу узткнення надзвычайных стуацый. Збор даных для станцып AHMES у г.п. Лоеу ажыццяуляецца на двух вузлах: метэаралагiчным (усталяваны на беразе ракИ) i гiдралагiчным/экалагiчным (усталяваны на паверхнi вады на гiдралагiчным буi, а таксама у якарнай сiстэме гiдралагiчнага буя).

У якасцi астэмы юравання базай даных для сервера праекта i Web-сервера абрана свабодна распаусюджемая рэляцыйная астэма юравання базамi даных (СКБД) MySQL. Да сервера з базай даных адначасова можа быцъ падключана некалъю клiентау, з улiкам гэтага аргангзаваны аанхронны доступ да даных з забеспячэннем iх цэласнасцi, што i дазваляе ажыццяуляцъ СКБД MySQL. У працэсе распрацоую быу праведзены пошук i анализ кнуючых астэм юравання базамi даных, ттэрфейсау узаемадзеяння памiж аб'ектамi астэмы, а таксама астэм юравання змесщвам сайта, яюя адпавядалi патрабаваным крытэрыям. Выбрана сктэма юравання змесщвам сайта Wordpress. На аснове выбранай астэмы юравання змесщвам сайта была распрацавана структура сервера баз даных i Web-iнфармацыйная сктэма адлюстравання вымяралънай iнфармацыi.

Распрацаваная астэма можа выкарыстоувацца для правядзення гiдраметэаралагiчных/экалагiчных назiранняу, а таксама пры распрацоуцы тшых аутаматызаваных станцый гiдраметэаралагiчнага i экалагiчнага манторынгу адкрытых прыродных вадаёмау.

Ключавыя словы: станцыя пдралапчнага/экалапчнага матторынгу, вымяральная шфармацыя, Web-сайт, астэма юравання змесщвам сайта, база даных, сервер, мент-серверная архгоктура, пратакол перадачы даных.

SYSTEM OF COLLECTION AND DISPLAY OF HYDROMETEOROLOGICAL/ENVIRONMENTAL INFORMATION OF AHMES STATIONS OF THE THEOREMS-DNIPRO PROJECT

U. V. KRYSHNEY, A. V. SAHARUK, M. A. NESTIARENKA, V. A. RAMNIEV, M. M. BYKAV

Educational Institution "Sukhoi State Technical University of Gomel", the Republic of Belarus

The developed AHMES measuring station allows automating hydrological, ecological and meteorological observations. The hardware complex provides measuring the level and temperature of water

in Dnieper River, the concentration of chlorides, nitrates, redox potential, pH level, wind's speed, heat and direction, atmospheric pressure, the amount of rainfall both in summer and winter periods. All measurement information is transmitted via GSM-channel to the central server of the project THEOREMS-Dnipro. The pace and schedule of measurements is changed using control panels to ensure timely response to emergencies or the threat of emergencies. Date collection for AHMES station in Loiev region is conduction on two units: meteorological (installed on the river bank) and hydrological/ecological (installed on the water surface on the hydrological buoy, as well as in the anchor system of the hydrological buoy).

The freely distributed relational database management system (DBMS) MySQL was chosen as the database management system for the project server and the Web server. Several clients can be connected to the server with the database at the same time, with this in mind asynchronous access to the data is organized to ensure their integrity, which allows the MySQL database. In the process of development, a search and analysis were conducted of existing database management systems, interfaces for interaction between system objects, as well as site content management systems that meet the required criteria.

Wordpress content management system is selected. Based on the selected site content management system, a database server structure and a Web information system for displaying measurement information were developed.

The developed system can be used for hydrometeorological/environmental observations, as well as for the development of other automated hydrometeorological and environmental monitoring stations for open natural reservoirs.

Keywords: the station of hydrologic/ecologic monitoring, measurement information, Web-site, site content management system, database, server, client-server architecture, data transfer protocol.

Уводзшы

У агульным аб'ёме ycix прыродных катастроф (засуху землятрусы, вывяржэнш вулканау, штармы, апоузш i шш.) 66 % складае шкода ад паводак [1], [2], што робщь актуальным стварэнне сютэм, здольных прагназаваць i папярэджваць аб ix наблiжэннi.

Паводк - адны з самых маштабных стыхшных бедствау, звязаныя з праходжан-нем экстрэмальна высомх поуняу, разводдзяу, гаспадарчай дзейнасцю (антрапагенныя паводкi). Рэжымы паводак на розных рэках маюць свае асаблiвасцi, якiя залежаць галоуным чынам ад геамарфалагiчныx умовау ix басейнау. У ходзе паводак у некаторых выпадках маюць месца чалавечыя ахвяры, парушаюцца камуш-кацыйныя сувязi, выводзяцца з сельскагаспадарчага абароту землi, прычыняецца урон пабудовам [6].

Рэспублiка Беларусь i Украша маюць больш за 600 км агульнай мяжы. Мяжу перасякае шмат рэк, такix як Прыпяць, Сож, Буг i найбуйнейшая з ix - Дняпро. Памiж Урадам Рэспублiкi Беларусь i Кабшетам Мшютрау Украiны дзейнiчае Пагадненне аб сумесным выкарыстаннi i ахове трансграшчных вод ад 13 чэрвеня 2002 г. (далей - Пагадненне). Для рэалiзацыi Пагаднення створаны i працуюць наступныя працоуныя групы:

- працоуная група па пытаннях эксплуатацыi Белаазёрскай водасткуючай сiстэмы Дняпро-Бугскага канала;

- працоуная група сумеснага выкарыстання водных рэсурсау, праектавання, будаунщтва i эксплуатацьи водагаспадарчых аб'ектау;

- працоуная група аховы i кантролю якасцi вод;

- працоуная група па гщраметэаралоги.

Праект THEOREMS-Dnipro (Trans-boundary Hydro-mEteORological and Environmental Monitoring System of Dnipro river), ям выконвауся спецыялiстамi дзевящ арганiзацый Украiны i Рэспублiкi Беларусь у 2017-2019 гг., быу наюраваны на павышэнне эфектыyнасцi сiстэмы машторынгу ракi Дняпро; павышэнне экалагiчнай свядомасщ насельнiцтва i эфектыyнасцi комплекснага юравання трансгранiчнымi воднымi рэсурсамi ракi Дняпро у Чарнiгаyскай i Гомельскай

абласцях. Па вышках праекта узведзены дзве новыя станцый AHMES (Automated HydroMeteorolo-gical/Ecological Station) комплекснага манiторынгу (далей - станцьп), у выглядзе наступных iнфраструктурных аб'ектау:

- станцыя гщраметэаралапчнага/экалапчнага манiторынгу AHMES (п.г.т. Лю-беч, Украiна);

- метэаралагiчны вузел станцый AHMES (г. п. Лоеу, Рэспублжа Беларусь);

- гiдралагiчны/экалагiчны вузел станцый AHMES (г.п. Лоеу, Рэспублiка Беларусь).

Станцый AHMES з'яуляюцца аутаматызаванымi i энергетычна аутаномнымi (атрымлiваюць сткаванне ад энергп Сонца), кiруюцца аддалена праз GSM-спалу-чэнне, аналагiчным чынам перадаюць вымяральную шфармацыю на iнфармацыйны сервер i, праз яго, - на Web-сайт праекта (мал. 1).

а) б) в)

Мал. 1. Фота станцый AHMES: а - метэаралапчны вузел станцый у г.п. Лоеу; б - пдралапчны/экалапчны вузел станцш у г.п. Лоеу; в - станцыя пдраметэаралапчнага/экалапчнага матторынгу у п.г.т. Любеч

Мэтай публiкацыi з'яуляецца ашсанне распрацаванай сiстэмы збору i прадстау-лення гiдраметэаралагiчнай i экалагiчнай вымяральнай шфармацыи на сайце мiж-народнага праекта «THEOREMS-Dnipro»: распрацоука структуры сервера баз даных i Web-iнфармацыйнай сютэмы адлюстравання вымяральнай шфармацыи.

Структура i прынцып работы сетк1 наз1ранняу на аснове станцый AHMES

У сувязi з тым, што сённяшнi стан гщралапчных пастоу не адпавядае сучасным патрабаванням, як па фармiраваннi i перадачы iнфармацыйных гiдралагiчных, экалагiчных i метэаралагiчных параметрау, так i па абагульнент вымяральнай iнфармацыi, у рамках праекта THEOREMS-Dnipro праведзена мадэршзацыя пунктау гiдралагiчных назiранняу у Лоеве i Любечы, а у перспектыве - i усёй сiстэмы паводкавага матторынгу у напрамку павышэння ступенi дакладнасщ вымярэнняу i узроуню аутаматызацыi. Гэта дасць магчымасць у рэжыме рэальнага часу адсочваць узровень вады у вадаёмах, iх забруджванне i параметры паветра, што дазволщь своечасова прымаць меры па папярэджаннi або прадухшенш надзвычай-ных сiтуацый.

Аутаматызацыя пунктау гщралапчных назiранняу заключаецца у распрацоуцы апаратна-праграмнага комплекса. Тэхтчныя рашэннi уяуляюць сабой аутаматы-

заваныя станцый гiдраметэаралагiчнага i экалагiчнага машторынгу ЛНМЕ8, у яюх замест састарэлых сродкау вымярэння выкарыстоуваюцца сучасныя датчыю, а таксама блою збору i апрацоую iнфармацыi. Праграмныя сродкi уяуляюць сабой iнфармацыйную сютэму, якая дазваляе апрацоуваць i захоуваць вымераныя даныя у iнфармацыйную базу, з далейшым прадастауленнем iнфармацыi праз ^еЬ-дадатак спажыуцам.

1нфармацыйная структура функцыянавання станцый ЛНМЕ8 рэалiзавана паводле схемы «зорка» з цэнтральным серверам [3]-[5]. У склад дадзенай сiстэмы уваходзяць наступныя кампаненты (мал. 2):

- станцыя гiдраметэаралагiчнага/экалагiчнага манiторынгу ЛНМЕ8 (вымяральны вузел 1, п.г.т. Любеч);

- метэаралагiчны вузел станцыi ЛНМЕ8 (вымяральны вузел 2, г. п. Лоеу);

- гщралапчны/экалапчны вузел станцыi ЛНМЕ8 (вымяральны вузел 3, г. п. Лоеу);

- цэнтральны сервер праекта ТНЕОКЕМ8-Бшрго;

- дыспетчарскiя пульты службау тэхшчнага абслугоування станцый;

- дыспетчарскiя пульты службау пдраметэаралапчнага/экалапчнага манiторынгу;

- дыспетчарс^ пульты службау МНС;

- ^ЪЬ-сервер праекта.

Мал. 2. 1нфармацыйная структура функцыянавання станцый ЛНМЕ8

Вымяральныя станцый ЛНМЕ8 у Лоеве i Любечы спраектаваны па падобнай структуры са спецыялiзаванага вымяральнага абсталявання i сродкау збору i перада-чы даных. Да сродкау збору i перадачы даных належаць кiравальны мiкракантролер i аднаплатавы камп'ютар. Кiравальны мiкракантролер ажыццяуляе збор вымяральнай шфармацып з датчыкау, адпрауку яе на аднаплатавы камп'ютар. У сваю чаргу,

аднаплатавы камп'ютар 36ipae даныя з юравальнага мкракантролера, перадае ix на цэнтральны сервер праекта, а таксама ажыццяуляе работу па манiторынгу i кiраванню усёй станцыяй.

Цэнтральны сервер праекта (размешчаны у Гомельскiм дзяржауным тэxнiчным унiверсiтэце iмя П. В. Сухо га) ажыццяуляе:

- цэнтралiзаваны збор вымяральнай шфармацып ад вымяральных станцый праекта THEOREMS-Dnipro, яе апрацоуку i захоуванне;

- абслугоуванне Web-сайта праекта THEOREMS-Dnipro;

- работу з дыспетчарскiмi пультамц

- кiраванне рэжымамi работы станцый (штэрвалы апытання датчыкау, кантроль батарэй, заданне рэжымау энергаашчаджэння i г. д.).

Web-сайт праекта прызначаны для азнаямлення насельнщтва трансгранiчнага рэгiёна ракi Дняпро з вынiкамi бягучых вымярэнняу. Ён атрымлiвае вымяральныя даныя уах станцый праекта THEOREMS-Dnipro праз цэнтральны сервер.

Дыспетчарск пульт гщраметэаралапчных/экалапчных вымярэнняу уяуляе сабой персанальны камп'ютар або любую аналапчную прыладу, абсталяваную манiторам, клавiятурай i аперацыйнай сiстэмай сямейства Windows або Linux [4], [5]. Ён прызначаны для адлюстравання аператыунай i арxiунай шфармацыи па уах вiдаx вымярэнняу ад вымяральных станцый, а таксама для кантролю i кiравання рэжымамi работы кожнай станцый праекта у асо6насцi. Колькасць дыспетчарсмх пультау у сiстэме можа быць рознай i залежыць ад канкрэтнай сггуацыи i вырашаемых задач. На першапачатковым этапе, пасля адладкi сютэмы, плануецца размяшчэнне па адным дыспетчарсмм пульце у рэгiянальнай або галауной гiдраметэаралагiчнай службе Рэспу6лiкi Беларусь i аналагiчна - Украiны.

Дыспетчарскi пульт МНС уяуляе сабой камп'ютар або аналапчную прыладу, якая знаходзщца у распараджэнш МНС з усталяваным праграмным забеспячэннем. У праграмным за6еспячэннi будзе рэалiзавана аператыунае iнфармаванне аб узшкненш або рызыцы узнiкнення розных надзвычайных сiтуацый у раёне, кантралюемым вымяральнымi станцыямi AHMES у Лоеве (Рэспублжа Беларусь) або Любечы (Украiна).

У адпаведнасщ з прызначэннем станцыi AHMES у Лоеве, яе структура уключае у сябе два вузлы: метэаралапчны, якi знаxодзiцца на беразе, i гiдралагiчн^I/экалагiчны вузел, якi знаxодзiцца на плывучай платформе (6уi).

Сервер баз даных

Для буфера вымяральнага вузла станцый выбрана свабодна распаусюджваемая рэляцыйная сiстэма кiравання 6азамi даных (СКБД) SQLite. Чытанне i запiс у базу даных будзе ажыццяуляць толью адзiн клiент - сама станцыя. Аднаплатавы камп'ютар станцыi здымае паказанш з кiравальнага мiкракантролера i абнауляе праграмны буфер, з якога у наступнай iтэрацыi цыклу адпраукi даных шфармацыйны пакет будзе дасланы атрымальшкам. Станцыi маюць аутаномнае с1лкаванне, а даныя будуць адпрауляцца бесправадным спосабам, таму пастаяннае падтрыманне стану актыунага далучэння да сеткi з'яуляецца энергазатратнай аперацыяй. Таксама захоуванне у буферы вымяральных даных дазволщь у выпадку немагчымасцi злучэння з сеткай або атрымальнiкамi паутарыць адпрауку пазней i не страцiць гiсторыю вымярэнняу.

У якасщ сiстэмы кiравання базай даных для сервера праекта i Web-сервера абрана свабодна распаусюджваемая рэляцыйная СКБД MySQL [4], [5], [7]. Да сервера з базай даных адначасова можа быць падключана некалью ^ентау (як вымяральныя вузлы станцый, так i карыстальнш), таму аргашзаваны асшхронны доступ да даных з забеспячэннем ix цэласнасщ, што i дазваляе ажыццяуляць СКБД MySQL.

База даных сервера змяшчае наступныя таблщы:

- таблiца для захоування шфармацыи аб самiх станцыях (вымяральных вузлах): унiкальны iдэнтыфiкатар станцьп, статус станцып, каардынаты размяшчэння на карце, знакавае iмя станцыi;

- таблщы для захоування вымяральнай шфармацып (свая таблiца для кожнага вымеранага параметра). Да кожнага вымярэння супастауленыя: iдэнтыфiкатар станцыi (вымяральнага вузла), з якой было прынята вымярэнне; час вымярэння; вымеранае значэнне;

- таблща захоування розных параметрау (унiкальнае iмя i значэнне параметра), неабходных для канфiгурацыi сервера.

Вымяральная шфармацыя будзе захоувацца за бесперапынны шматгадовы перыяд назiрання, таму база даных спраектавана на высокую прадукцыйнасць i для паскарэння доступу выкарыстоуваюцца шдэксы. 1ндэксы прымяняюцца для хуткага пошуку радкоу з паказаным значэннем аднаго (цi некалькiх) слупкоу. Без iндэкса чытанне таблiцы ажыццяуляецца па усёй таблiцы, пачынаючы з першага запiсу, пакуль не будуць знойдзеныя адпаведныя радкi. Па меры павялiчэння таблiцы прапарцыйна павялiчацца штэрвалы часу, неабходнага на мэтавы пошук. Калi ж таблiца змяшчае шдэкс па разглядаемых слупках, то СКБД можа хутка вызначыць пазiцыю для пошуку у сярэдзiне файла даных без прагляду уах даных. 1ндэксы устаноулены на наступныя палi таблщ: унiкальны щэнтыфжатар станцыi - вымяральнага вузла (ва уах таблiцах), час вымярэння параметру (у таблщах для захоування вымярэнняу), унiкальнае iмя параметра (у таблщы з параметрамi канф^рацып).

Структура таблiц базы даных прадстаулена у табл. 1 i 2.

Таблща 1

Структура таблщы stations

№ п/п 1мя Тып Даужыня Атрыбут Каментарый

1 id smallint 5 UNSIGNED Лжавы щэнтыфжатар станцып

2 status tinyint 1 UNSIGNED Статус станцыi

3 update_time timestamp on update CURRENT TIMESTAMP Час абнаулення шфармацып

4 latitude double Геаграфiчная шырата размяшчэння станцьп

5 longitude double Геаграфiчная даугата размяшчэння станцыi

6 name varchar 32 Сiмвалiчнае iмя станцыi

Таблща 2

Структура таблщы data

№ п/п 1мя Тып Даужыня Атрыбут Каментарый

1 time timestamp Час вымярэнняу

2 station_id smallint 5 UNSIGNED Лжавы щэнтыфжатар станцып

3 redox smallint 4 Значэнне вымярэння аюсляльна-аднауленчага патэнцыяла, мВ

4 chloride tinyint 3 UNSIGNED Значэнне вымярэння канцэнтрацып хларыдау, мг/л

Заканчэнне табл. 2

№ п/п 1мя Тып Даужыня Атрыбут Каментарый

5 nitrate tinyint 3 UNSIGNED Значэнне вымярэння канцэнтрацьп штратау, мг/л

6 lvlWater smallint 4 Значэнне вымярэння узроуню вады, мм

7 humidity tinyint 3 UNSIGNED Значэнне вымярэння вшьготнасщ, %

8 pressure smallint 4 UNSIGNED Значэнне вымярэння атмасфернага щску, гПа

9 directionWind smallint 3 UNSIGNED Напрамак ветру у градусах адносна станцыi, поунач = 0, па гадзiннiкавай стрэлцы

10 windSpeed tinyint 3 UNSIGNED Значэнне вымярэння хуткасцi ветру, м/с

11 precipitation tinyint 3 UNSIGNED Значэнне вымярэння колькасц ападкау, мм

12 precType tinyint 1 Тып ападкау (0 - няма ападкау, 1 - дождж, 2 - снег)

13 ph float UNSIGNED Значэння вымярэння pH

14 tempWater float Значэнне вымярэння тэмпературы вады, °С

15 temp Air float Значэнне вымярэння тэмпературы паветра, °С

16 rad float UNSIGNED Значэнне вымярэння радыяцыйнага фону, мкЗв/г

Для павялiчэння прадукцыйнасщ пошуку даных у базе даных на некаторыя палi установлены шдэксы. Паскарэнне работы з выкарыстаннем шдэксау дасягаецца за кошт таго, што шдэкс мае структуру, аптымiзаваную пад пошук, у выглядзе бшар-нага дрэва [8]. Таксама шдэксы з тыпамi PRIMARY i UNIQUE выкарыстоуваюцца для недапушчэння дадання дублюючай шфармацып у базу даных на узроуш СКБД. 1ндэксы таблiц базы даных прадстаулены у табл. 3.

Таблща 3

1ндэксы таблiц базы даных

Табл1ца Слупок Тып 1ндэксу Каментарый

stations id PRIMARY Выкарыстоуваецца для больш хуткай выбар-кi пры атрыманнi шфармацып аб канкрэтных станцыях (вымяральных вузлах)

data time UNIQUE Выкарыстоуваецца для больш хуткай выбарю пры атрыманш пакетау даных па даце або па даце i станцыях. Таксама не дазваляе дадаць аднолькавыя пакеты даных (па часе вымярэння i щэнтыфжатары станцып) на УзроУнi СКБД

station_id

data station_id INDEX Выкарыстоуваецца для больш хуткай выбаркi пры атрыманш пакетау даных па станцыях. Дадаткова выкарыстоуваецца у якасш знешняга ключа. Таю знешш ключ дазваляе адпрэчваць пакеты даных з невядомым iдэнтыфiкатарам станцыi (якога няма у таблщы stations) на узроуш СКБД

Web-сервер

Паводле кл1ент-сервернай архггэктуры 1н1цыял1затарам запыту з'яуляецца кл1ент [7]. Сервер, працуючы бесперапынна, чакае ад кл1ентау запыт. Пасля атрымання запыту сервер павшен яго апрацаваць, а затым выдаць адказ. Найбольш распаусюджанае свабоднае праграмнае забеспячэнне (ПЗ) Web-серверау - Apache i Nginx.

Apache i Nginx - два самых шырока распаусюджаных у свеце Web-серверы з адкрытым зыходным кодам. Разам яны абслугоуваюць больш за 50 % трафжу ва у^м штэрнэце. Абодва рашэннi здольныя працаваць з разнастайнымi працоунымi нагрузкамi i узаемадзейшчаць з iншымi дадаткамi для рэ^зацыи поунага Web-стэка. Нягледзячы на тое, што у Apache i Nginx шмат падобных якасцяу, ix нельга разглядаць як цалкам узаемазамяняльныя рашэнш, i кожны з ix мае уласныя перавагi. Адно з самых ютотных адрозненняу памiж Apache i Nginx складаецца у тым, як яны апрацоуваюць злучэннi i адказваюць на розныя вiды трафiку.

Адмiнiстратарамi Web-серверау часцей за усё абiраецца ПЗ Apache праз яго гнуткасць, магутнасць i шырокi распаусюд. Ён можа быць пашыраны з дапамогай сютэмы дынамiчна загружаных модуляу i выконваць праграмы на вялiкай колькасщ iнтэрпрэтаваныx моу праграмавання без выкарыстання вонкавага праграмнага забеспячэння.

Nginx пачау набiраць папулярнасць з моманту рэлiзу дзякуючы сваёй легкаважнасцi i магчымасщ лёгка маштабавацца на мiнiмальным апаратным забеспячэннi. Nginx выглядае аптымальным пры аддачы статычнага кантэнту i спраектаваны так, каб перадаваць дынамiчныя запыты iншаму ПЗ, прызначанаму для ix апрацоУкi.

Клiент, якiм звычайна з'яуляецца Web-браузэр - прыкладное праграмнае забеспячэнне для запыту, апрацоую, манiпулявання i адлюстравання зместу Web-сайтау, перадае Web-серверу запыты на атрыманне рэсурсау, пазначаных URL-адрасамi. Рэсурсы - гэта НГМЬ-староню, малюнкi, файлы, медыя-патою або шшыя даныя, неабходныя клiенту. Гэты абмен адбываецца паводле пратакола HTTP.

Сервер, атрымаушы запыт ад клiента, запускае працэдуру апрацоук запыту i пераходзщь да чакання паступлення наступнага запыту. Тамм чынам, сервер можа абслугоуваць мноства клiентау адначасова. Апрацоука запыту уключае у сябе атрыманне даных ад ^ента, перадачу даных праграме-штэрпрэтатару для апрацоукi i атрыманне адказу ад праграмы-штэрпрэтатара для перадачы адказу ^енту на яго запыт. Праграма-штэрпрэтатар у адпаведнасцi з пэунымi алгарытмамi выконвае апрацоуку запыту.

Станцыi (вымяральныя вузлы) у агульным выпадку могуць быць размешчаны каля маланаселеных месцау, у якix перадача даных з дапамогай тэхналогп GSM можа весщся на нiзкix хуткасцях. Таму у якасцi ПЗ Web-сервера у праекце выкарыстана свабодна распаусюджваемае ПЗ Nginx. Гэтае ПЗ спажывае менш сютэмных рэсурсау, чым Apache, у тым лжу пры падтрымцы запытау з павольнай перадачай даных [8]. Неабходнай з'яуляецца наладка Web-сервера, каб ён чакау злучэнш (запыты), на порты 80 (для HTTP-запытау) i 443 (для HTTPS-запытау). Наступным этапам з'яуляецца стварэнне канф^урацыйных файлау для работы прыватнага i публiчнага API, потым - уключэнне падтрымкi сщскання даных (gzip).

Дадаткова, для паляпшэння бяспекi, з дапамогай утылiты UFW (Uncomplicated Firewall) ладзiцца сеткавы фшьтр, якi выкарыстоуваецца для фiльтрацыi сеткавага трафку, перадаванага у сервер, або праз сервер [39].

Канфкурацыя прадугледжвае:

- дазвол выкарыстання злучэння толью па транспартным пратаколе TCP;

- адкрыццё ycix выходных портау, каб любое ПЗ на серверы змагло выкарыстоуваць выходныя злучэнш;

- змяненне стандартнага порта для аддаленага адмiнiстравання (SSH) на 2233;

- закрыццё усiх уваходных портау, акрамя выкарыстоуваемага Web-серверам (80 i 443) i парта для выдаленага адмiнiстравання (2233).

У якасцi мовы праграмавання выкарыстана Web-арыентаваная скрыптовая мова агульнага прызначэння (мова сцэнарыяу) PHP. Мовы сцэнарыяу звычайна iнтэрпрэтуюцца, а не камптююцца [7]. Для гэтага усталёуваецца FastCGI-сервер FPM (FastCGI Process Manager). FPM - гэта менеджэр працэсау FastCGI, якi дазваляе аргашзаваць групу працэсау для iнтэрпрэтацыi PHP сцэнарыяу. Менеджэр (майстар-працэс) мруе даччынымi працэсамi, стварае дадатковыя працэсы пры iх недахопе i зшшчае старыя працэсы, каб прадухiлiць уцечм памяцi. Праз FastCGI (Fast Common Gateway Interface) - спецыяльны ^ент-серверны пратакол, Web-сервер (Nginx) i FastCGI-сервер (FPM) узаемадзейшчаюць памiж сабой. Пасля атрымання запыту i папярэдняй апрацоук Web-сервер перадае запыт на далейшую апрацоуку менеджару працэсау i чакае адказу для адпраук клiенту. Праграмнае забеспячэння для работы праграмнага штэрфейса дадатка (Application Programming Interface, API) патрабуе усталявання штэрпрэтатара версп 7.1.

Для работы з базай даных неабходна усталяванне свабодна распаусюджваемай СКБД MySQL версй 5.6.40.

Усталяванае ПЗ падтрымлiваецца распрацоушкам^ а таксама дазваляе у далейшым размясцiць Web-сайт праекта на гэтым серверы. Мова PHP мае убудаваныя функцыi для работы з абранай СКБД, апрацоукай фармату JSON, стварэння хэша паводле алгарытма MD5 i шшыя неабходныя уласщвасщ [7].

Распрацоука Web-сайта праекта

У якасщ сiстэмы кiравання кантэнтам (CMS) Web-сайта праекта выкарыста-ны WordPress, напiсаны на Web-арыентаванай скрыптовай мове агульнага прызначэння PHP, з выкарыстаннем СКБД MySQL. Яго выбар абгрунтаваны тым, што гэта бясплатнае праграмнае забеспячэнне з адкрытым зыходным кодам, якое рэгулярна абнауляецца i падтрымлiваецца распрацоушкам^

1нфармацыя аб вымярэннях будзе паступаць на сайт з дапамогай интэрфейса API, яю дазваляе узаемадзейшчаць з базами даных (БД) праз каманды, якiя вызначаны загадзя.

Даныя ад станцыi, падпiсаныя сакрэтным ключом, будуць перадавацца да прыватнага API. Подпiс дазваляе спраудзщь атрыманыя даныя. З дапамогай публiчнага API даныя змогуць атрымлiвацца iншымi арганiзацыямi (напрыклад, Белгiдрамет, упраyленнi i раённыя аддзелы МНС), а таксама выводзщца на Web-сайт.

1ншыя агульнадаступныя API часцей за усё фармiруюць для перадачы даных у адным з двух фарматау:

- фармат пашыраемай мовы разметкi (extensible Markup Language, XML);

- тэкставы фармат абмену данымi, аснаваны на JavaScript (JavaScript Object Notation, JSON).

У праекце выкарыстоуваецца фармат JSON, яю, праз сваю лакашчнасць у парау-нанш з XML, можа быць больш прыдатным для серыялiзацыi складаных структур. Калi казаць пра Web-праграммы, у таим ключы ён дарэчны у задачах абмену данымi, як памiж браузерам i серверам, так i памiж самiмi серверамi (праграмныя HTTP-спалучэнш).

Выкарыстоуваецца: СКБД - MySQL 5.7; штэрпрэтатар - PHP7, верси 7.2 з модулямi для работы з JSON, HASH i iншымi модулямi для карэктнай работы CMS WordPress; Web-сервер - Apache 2.4 або вышэй з mod_mysql, mod_xml, mod_zlib, mod_rewrite i уключанай падтрымкай htaccess.

Сайт забяспечвае:

- адлюстраванне навiн;

- захоуванне iнфармацыйных карт з месцаваннем станцый (вымяральных вузлоу) AHMES (мал. 3);

- вывад актуальнай шфармацьи, атрыманай са станцый (вымяральных вузлоу) AHMES (мал. 4);

- магчымасць прагляду гiсторыi вымярэнняу у вызначаныя прамежкi часу (мал. 5);

- адлюстраванне графкау (мал. 6).

а)

б)

Мал. 3. Выгляд староню Web-сайта праекта, на якой выб1раюцца станцьп AHMES у розных маштабах

Для адлюстравання графкау на сайце выкарыстоуваецца бiблiятэка Chart.JS -адмысловы шструмент, якi прызначаны для стварэння графжау i дыяграм. Дадзеная бiблiятэка дазваляе без адмысловай работы ствараць графш i дыяграмы любога тыпу, а таксама выбудоуваць даныя на дыяпазоне часу i лагарыфмiчнай шкале. Таксама у яе убудаваныя сродк работы з ашмацыяй, што дазволщь эфектыуна вiдазмяняць графiкi у залежнасщ ад новых даных, а таксама нескладана кiраваць колерам i стылямi вываду графкау.

Для зрyчнасцi нав^ацьп пам1ж станцыямi выкарыстоуваецца Web-картаграфiчны праект OpenStreetMap, якi дазваляе ствараць зручныя шфармацыйныя карты. На карце нанесеныя пазнакi станцый у адпаведнасцi з ix рэальным месцазнаходжаннем. На пазнаках маюцца шфармацыйныя падказкi, пры нащсканш на якiя карыстальнiк можа перайсш на старонку з графiкамi вымярэнняу, старонку апошнix вымярэнняу i вымярэнняу за апошн1я сyткi.

Таблiца вымярэнняу за апошнiя сyткi адлюстроувае гщралапчныя i экалагiчныя параметры, асярэдненыя за 10-хвтшны iнтэрвал (мал. 4).

Станцыя AHMES (метэаралопя — р. Дняпро, Лоеу, Беларусь)

Апошни вымярэны:

Тэмпература паветра, °С 13.8 2019-11-05 12:42 51

Втьготнасць паветра, % 79.2 2019-11-05 12:42 51

Атмасферны цкк, гПа 984 9 2019-11-05 12:42 51

Напрамак ветру, ° Пауднёва-заходн! (243.3 2019-11-05 12:42 51

Хуткасць ветру, м/с 3.8 2019-11-05 12:42:51

1нтэнпунасць ападкау, мм/гадзта а 2019-11-05 12:42 51

Тып ападкау (Няма ападкау) 2019-11-05 12:41:57

Мал. 4. Вывад актуальнай шфармацш, атрыманай са станцый (вымяральных вузлоу) AHMES

Мал. 5. Прагляд псторып вымярэнняу, атрыманых са станцый (вымяральных вузлоу) у вызначаныя прамежк1 часу

Станцыя AHMES (метэаралопя — р. Дняпро, Лоеу, Беларусь)

Графш вымярэнняу:

• Тэмпература паветра

О Вшьготнэсць паветра

Атмасферны цюк

О 1нтэнс]унасць ападкау

Напрамак ветру

О Хуткасць ветру

Тып ападкау

а)

Станцыя AHMES (пдралопя — р. Дняпро, Лоеу, Беларусь)

Граф1к1 вымярэнняу:

Узровень вады

• Тэмпература вады у паверхневых водах

Узровень юслотнасц! у паверхневых водах

О Аюсляльна-аднауленчы патэнцыял у паверхневых водах

Канцэнтрацыя хларыдау у паверхневых водах

О Канцэнтрацыя нггратауу паверхневых водах

Час. гаданы

б)

Мал. 6. Выгляд старонак Web-сайта праекта з адлюстраваннем граф1кау вымярэнняу тэмпературы паветра (а) i тэмпературы вады у паверхневых водах (б) за сути

Важная вартасць сайта заключаецца у тым, што Web-дадатак з гщра-метэаралагiчнымi i экалагiчнымi вымярэннямi можа працаваць незалежна ад асноунага сайта з навшамг Ён распрацаваны з выкарыстаннем вышэйзгаданых сродкау Web-праграмавання, без выкарыстання гатовых CMS. Такi падыход дазваляе карыстальшкам i мэтавым арганiзацыям атрымлiваць вымяральную шфармацыю нават у выпадку тэхшчных работ на асноуным сайце з навшамг

Заключэнне

Такiм чынам, можна зрабщь наступныя высновы:

1. Аутаматызаваная станцыя гiдраметэаралагiчных i экалагiчных назiранняу AHMES дае магчымасць:

Станцыя AHMES (метэаралопя — р. Дняпро, Лоеу, Беларусь) Выберыце дату: 01 11 2019

0:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15: 00 18: 00 21:00 00:

Станцыя AHMES (пдралопя — р. Дняпро, Лоеу, Беларусь)

Быберыце дату 28 10 2019

11.20

- бесперапынна вымяраць узровень вады рам Дняпро, а таксама шшыя экалапчныя, гiдра- i метэаданыя;

- перадаваць сабраную шфармацыю на цэнтральны сервер праекта THEOREMS-Dnipro;

- рэ^зоуваць апрацоуку i вiзуалiзацыю даных;

- прадастауляць зручны iнтэрфейс доступу карыстальшкам сiстэмы да бягучай i архiyнай гiдраметэаралагiчнай i экалагiчнай шфармацьп;

- iнфармаваць службовыя асобы РэспублЫ Беларусь i Украiны аб надыходзе неспрыяльных або небяспечных умовау навакольнага асяроддзя i дакладна выяуляць крынiцу гэтай небяспекi.

2. Збор даных для станцып AHMES у г. п. Лоеу ажыццяуляецца на двух вузлах: метэаралапчным (усталяваны на беразе рам) i гiдралагiчным/экалагiчным (усталяваны на паверхш вады на гiдралагiчным бу^ а таксама у якарнай сютэме гiдралагiчнага буя). Даныя з метэаралапчнага i гiдралагiчнага вузлоу апрацоуваюцца на мкракантролерах i аднаплатавых камп'ютарах i адпрауляюцца на цэнтральны сервер пры дапамозе GSM-модулей.

3. У якасщ сiстэмы кiравання базай даных для сервера праекта i Web-сервера абрана свабодна распаусюджваемая рэляцыйная сiстэма юравання базамi даных (СКБД) MySQL. Да сервера з базай даных адначасова можа быць падключана некалькi ^ентау, з улiкам гэтага арганiзаваны асшхронны доступ да даных з забеспячэннем iх цэласнасцi, што i дазваляе ажыццяуляць СКБД MySQL.

4. Пры рэалiзацыi Web-сервера праекта у якасщ мовы праграмавання выкарыстана Web-арыентаваная скрыптовая мова агульнага прызначэння (мова сцэнарыяу) PHP.

5. У якасцi сютэмы кiравання кантэнтам Web-сайта праекта выкарыстаны WordPress, напiсаны на Web-арыентаванай скрыптовай мове агульнага прызначэння PHP, з выкарыстаннем СКБД MySQL.

ВЯ #DNIPRO

The project is co-funded by the European Union

Лггаратура

1. A real-time flood monitoring system based on GIS and hydrological model / Environmental Science and Information Application Technology (ESIAT), 2010 International Conference (IEEE), Wuhan, 17-18 July 2010. - Vol. 1. - P. 605-608.

2. Complete kits for flood monitoring and alerts / Argonaut and EcoNet are trademarks of YSI Incorporated. - 2010. - Рэжым доступу: http://www.ysi.com/media/pdfs/E99-Flood-Alert-Monitoring-brochure.pdf. - Дата доступу: 02.02.2015.

3. Распрацоука аутаматызаванай станцып гщраметэаралапчнага/экалапчнага машторынгу (AHMES) у рамках мiжнароднага праекта «THEOREMS-Dnipro» / Ю. В. Крышнёу [i iнш.] // Современные проблемы машиноведения : материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. (науч. чтения, посвящ. П. О. Сухому), Гомель, 22-23 нояб. 2018 г. / М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого ; под общ. ред. А. А. Бойко. - Гомель, 2018. - С. 168-170.

4. Нестеренко, М. А. Разработка баз данных для проекта THEOREMS-Dnipro / М. А. Нестеренко, А. В. Сахарук, Ю. В. Крышнев // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления : материалы XIX Междунар.

науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 25-26 апр. 2019 г. / М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого ; под общ. ред. А. А. Бойко. - Гомель, 2019. - С. 327-331.

5. Сютэма збору i прадстаулення на Web-сайце гщраметэаралапчнай i экалапчнай вымяральнай шфармацыи / М. А. Несцярэнка [i шш.] // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления : материалы XVIII Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 26-27 апр. 2018 г. / М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого ; под общ. ред. А. А. Бойко. - Гомель, 2018. - С. 382-385.

6. Паводк у Беларуа // БелТА. - 2018. - Рэжым доступу: https://www.belta.by/all-rubric-news/viewSuzet/pavodki-v-belarusi-341. - Дата доступу: 14.04.2019.

7. Рейтинг СКБД 2016. - Рэжым доступу: http://tagline.ru/database-management-systems- rating/. - Дата доступу: 11.11.2018.

8. СКБД SQLite. - Рэжым доступу: https://sites.google.com/site/javatokens/sqlite. -Дата доступу: 09.11.2018.

Получено 04.11.2020 г.