Обзор подготовлен	При поддержке

Пример решения: Модернизация и техническое перевооружение организаций и учреждений Росгидромета

О заказчике

Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) — одна из старейших метеорологических организаций мира (первая геофизическая обсерватория в России была основана 170 лет назад). Как единая метеорологическая служба всей страны она начала свою деятельность 1 января 1930 года в Москве (под названием Центрального бюро погоды СССР).

Основной задачей Гидрометцентра являлось обеспечение народного хозяйства прогнозами погоды. В 1950-60-е годы здесь работали выдающиеся ученые (Г.И. Марчук, И.А. Кибель, А.С. Монин и др.), в трудах которых был сделан прорыв к современным технологиям в области гидрометеорологии, основанный на использовании первых ЭВМ. Дальнейшее развитие научных исследований в этой области связано в первую очередь с разработкой и внедрением в оперативную практику гидродинамических методов прогноза, реализация которых стала возможна с использованием самых современных вычислительных систем.

С 1965 г. для решения задач, обусловленных научно-техническим прогрессом, на Гидрометцентр СССР возложены функции одного из трех Мировых метеорологических центров (ММЦ) Всемирной Метеорологической организации (два других располагаются в Вашингтоне и Мельбурне). В них входит составление и передача ежедневных глобальных прогнозов погоды в качестве основы синоптических моделей отдельных регионов мира. Сегодня функции ММЦ выполняет московский комплекс учреждений Росгидромета: он объединяет Гидрометцентр России, Главный вычислительный центр (ГВЦ), Главный радиометцентр (ГРМЦ) и ВНИИ гидрометеорологической информации (ВНИИГМИ). Архив ВНИИГМИ, расположенного в Обнинске, является Мировым центром данных (МЦД).

В настоящее время Гидрометцентр России — ведущее научно-исследовательское учреждение Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Здесь проводятся фундаментальные и поисковые научные исследования по развитию нового поколения математических моделей физических процессов в атмосфере, океане, верхнем слое суши, а также прикладные исследования по созданию новых информационных технологий, соответствующих мировому уровню. Росгидромет располагает уникальным технологическим комплексом сбора, контроля и обработки гидрометеорологической информации.

Сегодня его основными задачами являются:

• получение новых знаний о природе глобальной системы атмосфера-океан-суша и предсказания ее поведения;
• оперативное обеспечение населения страны, государственных и хозяйственных структур, практически всех отраслей экономики гидрометеорологической информацией, включая предупреждения о неблагоприятных погодных явлениях, приводящих к стихийным бедствиям;
• выполнение функций Мирового метеорологического центра (в частности, в рамках совместных программ со Всемирной службой погоды и Всемирной метеорологической организацией).

О создателе проекта

Современные требования, предъявляемые к гидрометеорологическим данным, способам их получения и обработки, особенно в рамках международного обмена, стали основой концепции модернизации и технического перевооружения учреждений и организаций Росгидромета, обеспечивающих осуществление функций Мирового метеорологического центра (ММЦ). Финансировать данный проект, предварительно оцененный в $132 млн., взялись Всемирный Банк (в лице Международного банка реконструкции и развития, МБРР; он выделит $95,2 млн.) и Правительство РФ.

Для выбора партнера, способного реализовать разработанную концепцию модернизации и перевооружения в виде конкретного технического проекта, был проведен тендер, в котором приняли участие российские и зарубежные фирмы. Компания "Ай-Теко" победила в этом конкурсе благодаря успешному опыту выполнения подобных проектов в крупных территориально распределенных структурах, наличию высокопрофессиональных специалистов в области процессов управления ИТ-услугами и организации центров хранения и обработки данных, построения компьютерных и телекоммуникационных сетей, системной интеграции. Дополнительным аргументом в пользу "Ай-Теко" стали уже реализованные  компанией проекты для организаций, занимающихся вопросами мониторинга окружающей среды (в частности, проведенные в 2004 году работы для НПО «Тайфун», одного из ведущих НИИ Росгидромета, а также проект построения высокопроизводительной вычислительной платформы для ИВМ РАН — разработчика перспективных прогностических моделей).

Для создания проекта сформирована интернациональная команда, включающая технических специалистов и консультантов "Ай-Теко", а также международных экспертов по гидрометеорологии из Польши и Канады и по суперкомпьютерным вычислениям из России (всего 37 человек).

Задача

Основной целью проекта «Модернизация и техническое перевооружение учреждений и организаций Росгидромета» является улучшение возможностей Росгидромета в отношении предоставления услуг в области гидрометеорологии и смежных с ней областей Правительству Российской Федерации, другим органам власти различных уровней, международным организациям и населению путем перевооружения основных элементов его технической базы и усиления организационной структуры. 

В задачи компании "Ай-Теко" входит консалтинг в области институционального укрепления Росгидромета (в том числе совершенствования методов распространения информации и готовности к чрезвычайным ситуациям), а также полный объем технического проектирования  по перевооружению вычислительных средств, архивации, и средств связи и модернизации сетей наблюдения. В крупных центрах (в Москве, Петербурге, Новосибирске и Хабаровске) предусматривается, в частности, увеличение вычислительных ресурсов, закупка суперкомпьютеров последнего поколения, мощных серверов и других технических и программных средств обработки информации. В разрабатываемом проекте предполагается отразить не только весь комплекс технических и программных средств, подлежащих модернизации, их функциональную структуру, взаимосвязи со смежными системами, обеспечение совместимости с ними, но и организационные изменения, необходимые для эксплуатации модернизированных систем (в том числе алгоритмы процедур и операций, методы их реализации), а также состав  информационной продукции, ее объемы, способы организации, виды носителей информации, входные и выходные документы и т.д. Заключительным этапом процесса проектирования станет подготовка технических спецификаций, в которых изложены требования не только к техническим и/или функциональным характеристикам товаров, но и к документации, поставляемой с товарами, условиям их эксплуатации, к сертификации, к пусконаладочным тестовым работам, к совместимости, а также к гарантийному и послегарантийному обслуживанию.

«Помимо проектирования, в сферу нашей ответственности будет входить обеспечение грамотного исполнения проекта, — подчеркивает главный системный архитектор проекта в "Ай-Теко" Вячеслав Елагин. — К этому следует отнести надзор за выполнением поставщиками контрактов и соответствующих гарантийных обязательств, наблюдение за качеством при внедрении различных компонентов системы (соблюдение нормативов, процедур, прав и обязанностей по осуществлению этой деятельности), проведение испытаний и пуск закупленного оборудования, систем и услуг, урегулирование возможных спорных ситуаций с подрядчиками и поставщиками. Не менее важна и последующая разработка корпоративной нормативной базы (на основе ГОСТов и международных стандартов), принципов надзора, процедур, прав и обязанностей. В конечном итоге мы должны обеспечить гарантии того, что система будет выполнять поставленные задачи».

Решение

Главными объектами модернизации, по проекту, являются московский ММЦ (он включает Гидрометцентр, ГВЦ и ГРМЦ в Москве) и ВНИИГМИ-МЦД в Обнинске. На первой из этих площадок предстоит развернуть высокопроизводительный вычислительный кластер мощностью 5 Тфлопс и системы хранения данных объемом около 50 Тбайт, а также модернизировать средства связи, имеющиеся в ГРМЦ.

В Обнинске подлежат перевооружению центральные вычислительные мощности, управляющие архивом данных. Здесь будут установлены новые дисковые системы и ленточные библиотеки огромной емкости (около 4 Пбайт). В настоящее время имеющиеся здесь хранилища данных представляют собой архивы на магнитных лентах, которые (как и считывающая аппаратура) уже выработали свой ресурс и начинают физически разрушаться. Поэтому оснащение МЦД и работа по восстановлению информации и переводу ее на новые носители является на сегодняшний день первоочередной и будет вестись параллельно с модернизацией оборудования и ежедневной работой МЦД. Для обеспечения перезаписи данных в проекте предусмотрена установка специальной аппаратуры и программного обеспечения.

Еще одним важным блоком проекта является перевооружение двух Региональных специализированных метеорологических центров (РСМЦ), которые размещены в Новосибирске и Хабаровске. В этих городах традиционно базируются вычислительные центры, использующие региональные метеорологические модели для создания локальных прогнозов; кроме того, на случай чрезвычайных ситуаций они выполняют роль дублирующих ВЦ для поддержки вычисления глобальных метеопрогнозов. Поэтому их оснащение также предполагает развертывание комплексов для высокопроизводительных вычислений. Кроме того, здесь планируется провести ремонтные работы в помещениях, увеличение числа автоматизированных рабочих мест (для синоптиков и метеорологов), а также инженерные мероприятия для обеспечения стабильного электропитания и поддержания необходимого микроклимата.

Основные задачи Международного центра радиационных данных (МЦРД, располагается в Главной геофизической обсерватории в Петербурге) — сбор информации о солнечной активности с гелиометрических постов наблюдений, расположенных по всему миру, выпуск и подготовка "Гелиометрических бюллетеней" (в том числе и для ВМО). Поэтому модернизация здесь будет включать не только обновление рабочих мест специалистов, сетевой и телекоммуникационной структуры, но и установку высокопроизводительного вычислительного комплекса для расчетов и оценки гелиоданных.

Проводимая модернизация коснется и среднего звена — региональных метеорологических подразделений (гидрометеостанций, ГМС), которые занимаются расчетом локальных прогнозов для местных заказчиков. Здесь будут установлены серверы средней мощности и существенно увеличена численность компьютерных рабочих мест, оснащенных геоинформационными системами.

Наконец, техническое перевооружение коснется и обширной сети наблюдений, включающей 1 626 метеорологических станций; 3 044 гидрологических постов и станций; 104 аэрологические станции; 1 049 агрометеорологических станций; 233 воднобалансовых станций; 627 станций городской сети мониторинга загрязнения атмосферы, а также ряд других специализированных сетей. В зависимости от назначения, на этих станциях делаются замеры температуры, давления, влажности, испарения, скорости ветра, солнечной радиации и других элементов радиационного баланса, содержания влаги в почве, глубины снежного покрова, гидрологического режима рек, качества воды, другие показатели гидрологического режима и т.д.  Здесь будут произведены замена и/или ремонт технологического оборудования и телекоммуникационных систем. 

Так, для станций наземного наблюдения предполагается установить необходимое количество стандартных приборов различной сложности, включая базовые  комплекты (измеряющих стандартные метеорологические параметры), комплекты, измеряющие актинометрические переменные, а также приборы, позволяющие измерять видимость и текущее состояние погоды. В ряде случаев потребуется внести изменения в типовую компоновку отдельных станций, что позволит вести измерения и регистрацию данных в полуавтоматическом режиме, сократив, таким образом, потребность в персонале.

На аэрологических станциях, где сведения о состоянии верхних слоев атмосферы получают с помощью аэрозондов (с комплектом инструментов для измерения температуры, относительной влажности и давления) предполагается модернизация газогенераторных установок и обновление парка устройств для приема данных от радиозондов.

Большой комплекс работ предстоит в области перевооружения метеорологических радиолокационных станций (их около 50). Использующиеся в настоящее время 60 радиолокаторов планируется модернизировать, а частично заменить доплеровскими, позволяющими не только обнаруживать облака, но и определять скорость ветра (это важно для обнаружения конвективных штормовых масс с осадками).

В гидрологической сети предполагается переоснастить от 700 до 800 гидрологических постов, сделав упор на важнейшие участки наблюдения за гидравлическим режимом рек, а также на участки, имеющие важнейшее значение в плане предупреждения о надвигающихся наводнениях. При этом в проектных решениях будут учтены последние достижения в области наблюдательных сетей и датчиков, включая создание автоматических и полуавтоматических станций.

Модернизация сети приемных станций спутниковой связи предполагает оснащение их устройствами высокоскоростной передачи изображений (HRPT), позволяющими получать данные наблюдений спутников NOAA AVHRR и TOVS с низким пространственным разрешением (1-10 км), а также станций спутниковой связи, позволяющих принимать изображения со средним пространственным разрешением (250 м) со спутников типа Аква, Терра и Метеор 3М.

Для обеспечения составления глобальных прогнозов все метеорологические данные передаются от метеостанций в ММЦ в Москве, а сформированные здесь прогнозы, в свою очередь, — во все региональные центры в качестве основы для составления региональных прогнозов. Объем данных, передаваемых между различными центрами Росгидромета и Москвой, составляет порядка 310 000 входящих сообщений в день (560 Мбайт) и более 670 000 (740 Мбайт) исходящих сообщений, почти такой же объем ежедневно циркулирует по Глобальной системе телесвязи ВМО (между ММЦ и зарубежными организациями); при этом каждый год объем передаваемой информации увеличивается стремительными темпами. Поэтому предполагается коренная модернизация телекоммуникационной сети Росгидромета: так, входящие мощности ММЦ предлагается расширить до 30-35 Гигабайт, а исходящие — до 150-200 Гигабайт. В ММЦ и в региональных центрах намечено внедрить систему коммутации сообщений. Вместо эксплуатируемых в настоящее время аналоговых средств телеграфной и телефонной связи будут внедрены цифровые.

После составления детального технического проекта, согласно процедурам Всемирного банка, будут проведены международные конкурсы по выбору поставщиков необходимого оборудования, которое в результате должно быть интегрировано в единую систему Росгидромета. Здесь "Ай-Теко" предстоит серьезная работа по подготовке тендерной документации, проведению технической экспертизы конкурсных предложений, участию в контрактных переговорах и подготовке договоров (уточнение сроков, подготовка списков замен оборудования при необходимости и т.п.).  При этом важно построить эту систему таким образом, чтобы сохранить все технологические регламенты доставки и обработки данных и предоставления выходной прогностической продукции. Так, прогноз на 48 часов (время его расчета согласно рекомендации ВМО не должно превышать 10% от длительности самого прогноза) обычно рассчитывается дважды в сутки; следовательно, к этим срокам должна быть собрана, доставлена и обработана вся первичная информация с постов наблюдений и метеостанций, которые для этого следует обеспечить всеми техническими, организационными и прочими ресурсами. Это значит, что необходимо предусмотреть соответствующие пропускные способности каналов связи, пункты предварительной обработки данных, нужную степень их агрегации, специальные форматы и протоколы передачи и защиты информации и многое другое. 

Результаты

Результатом реализации проекта, который предполагается завершить в 2008 году, должно стать:

• более точное прогнозирование погоды с большей заблаговременностью, что приведет к уменьшению ущерба для имущества и человеческих жертв, вызванных экстремальными погодными явлениями;
• улучшение планирования при разработке и эксплуатации инфраструктуры и системы транспорта в России, планирования сельскохозяйственных работ и предоставления коммунальных услуг;
• уточнение представления о глобальной синоптической ситуации в результате улучшения возможностей для глобального моделирования, ускорение обмена данными и улучшение прогнозирования погоды по территории страны, региона, соседних государств.

Так, заблаговременность прогнозов должна возрасти в среднем более чем в полтора раза: в средней тропосфере — 2,5 до 4 суток; в нижнем слое атмосферы — с 24-х до 36 часов.