Министерство образования и науки Российской Федерации

В соответствии с соглашением № 14.607.21.0058 между Министерством образования и науки РФ и ФГБУН Геофизический центр Российской академии науки (ГЦ РАН) с 22 сентября 2014 г. ведутся прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Разработка инновационной технологии и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для мониторинга экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных» в рамках мероприятия 1.3 «Проведение прикладных научных исследований и разработок, направленных на создание продукции и технологий» федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».

Сайт ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы»
  • Разработка новых методов сбора, обработки, систематизации и интеллектуального анализа геомагнитных данных, регистрируемых наземными и космическими средствами, для мониторинга геомагнитной обстановки;
  • Разработка новых научно-технических принципов эффективного функционирования интеллектуальных систем и математических методов системного анализа больших объемов спутниковых и наземных данных наблюдений магнитного поля Земли;
  • Создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для сбора, обработки, накопления, распространения и анализа геомагнитной информации, в том числе стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.
Наименование этапаСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапеОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Выбор направления исследований 1.Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ;
2. Патентные исследования
3. Выбор и обоснование направления исследований;
4. Сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований;
5. Разработка вариантов возможных решений поставленной задачи, выбор и обоснование оптимального варианта решения задачи;
6. Анализ источников и технологий получения информации о фоновых условиях и об экстремальных природных явлениях, касающихся геомагнитной обстановки, форматов представления данных, периодичности их получения и объемов, алгоритмов и форм их представления пользователям;
7. Обзор комплекса моделей и методов расчета характеристик геомагнитного поля, применяемых для решения различных технологических задач;
8. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ;
9. Закупка и (или) аренда необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования;
10. Организация рабочих мест исследователей и разработчиков;
11. Разработка бизнес-плана (БП), включающего сквозной сетевой график выполнения проекта в целом;
12. Закупка программного обеспечения, необходимого для выполнения ПНИ;
13. Разработка веб сайта хода выполнения ПНИ;
14. Разработка технических принципов и протокола канала связи между измерительным прибором (магнитометр) и системой сбора данных измерений.
Промежуточный отчет о ПНИ. Отчет о патентных исследованиях. Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период. Бизнес-план. 22.09.2014 – 31.12.14

1. Цель прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

Выполнение проекта направлено на совершенствование научно-технического комплекса РФ, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера. Основной целью научных исследований и технологических разработок на этапе №1 является разработка методических и технических решений для реализации новых методов и технологий сбора, обработки и систематизации наземных и спутниковых данных, для мониторинга геомагнитной обстановки с целью предупреждения и уменьшения негативных последствий от экстремальных явлений, связанных с изменением магнитного поля Земли (МПЗ).

2. Основные результаты проекта

В рамках первого этапа работ был проведен аналитический обзор научно-технической, нормативной, методической литературы. Было показано, что трудности решения задач автоматизированной математической обработки и анализа данных измерений геомагнитного поля связаны с их сложной внутренней структурой и сделаны выводы о целесообразности применения аппарата дискретного математического анализа, для организации БД – СУБД MySQL. Для научных исследований и международного обмена система измерений и данные должны соответствовать требованиям IAGA и/или INTERMAGNET. Для использования данных в рамках государственных программ необходимо также удовлетворять требованиям ГОСТ и Росгидромета. Обоснована актуальность разработки методов мониторинга применительно к поступающим данным, в частности, для решения целого ряда важнейших технологических задач. Обоснована необходимость разработки методических рекомендаций для поддержки и развития сети российских геомагнитных обсерваторий стандарта INTERMAGNET и ее согласованность с общемировыми тенденциями. Показано, что выбор исследований направлен на совершенствование научно-технического комплекса России, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера. Была произведена сравнительная оценка различных путей решения проблем предупреждения и уменьшения негативных последствий от экстремальных явлений, связанных с изменением магнитного поля Земли. Были выделены недостатки имеющихся систем наблюдений и анализа магнитного поля Земли. Показано, что выбранное направление исследований представляется более эффективным по сравнению с другими путями решения поставленной задачи.

В РФ сеть наблюдений магнитного поля развита слабо, а также отсутствует система мониторинга и оценки геомагнитной обстановки на базе российских данных, что свидетельствует о необходимости создания в РФ экспериментального образца аппаратно-программного комплекса мониторинга и детектирования экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных. Результаты проведенных работ говорят о своевременности проведения работ в рамках настоящего ПНИ за счет появившейся возможности координированного анализа спутниковых и наземных измерений магнитного поля Земли беспрецедентной точности. За счет внедрения новейших математических методов интеллектуального анализа данных разрабатываемый аппаратно-программный комплекс по своим характеристикам будет превышать мировой уровень и не имеет аналогов, что подтверждается проведенными патентными исследованиями.

3. Назначение и область применения результатов проекта

Результаты могут использоваться в научно-исследовательских институтах РФ, в отраслевых учреждениях для проведения научных и прикладных исследований; в университетах и других высших учебных заведениях для выполнения исследований и в учебном процессе. Проведенные обзоры могут быть использованы при создании и проведении ПНИ и ОКР, направленных на изучение влияния геофизических полей на безопасность технологических процессов и жизнедеятельности человека, снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

4. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение разработанных методических и технологических решений позволит повысить эффективность оценки состояния геомагнитного поля на различных временных и пространственных масштабах, включая фоновые состояния и аномалии природного и техногенного характера. Созданный на этапе № 1 научно-методический задел может быть использован при создании и организации стабильного функционирования систем измерений геомагнитного поля, удовлетворяющих современным мировым стандартам для обеспечения эффективной работы высокотехнологичных предприятий на территории РФ.

5. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Подготовленное техническое описание «Разработка технических принципов и протокола канала связи между измерительным прибором (магнитометр) и системой сбора данных измерений» будет входить в состав комплекта рабочей конструкторской документации, в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство разрабатываемого экспериментального образца АПК. Коммерциализация результатов проекта может быть осуществлена путем практического использования полученных объектов РИД.

Результаты, полученные в ходе выполнения 1 этапа, полностью соответствуют техническим требованиям техническому заданию на выполнение ПНИ и плану-графику исполнения обязательств.

Работы по проекту продолжаются на 2 этапе.

№ п/п Наименование Единица измерения Значение
Запланировано на текущий год Достигнуто за отчетный период
Индикаторы
1 Число публикаций по результатам исследований и разработок в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных «Сеть науки» (Web of Science), не менее единиц 1 1
2 Число патентных заявок, поданных по результатам исследований и разработок, не менее единиц 0 0
3 Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей-участников проекта, не менее процентов 58,3 65,6
Показатели
1 Средний возраст исследователей-участников проекта, не более лет 41 39
2 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация-исполнитель проекта, не менее единиц 0 9
3 Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам исследований и разработок единиц 0 0
Скачать отчет о ПНИ за 1 этап (защищено паролем) За паролем обращаться в сектор инновационных проектов ГЦ РАН.
Наименование этапаСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапахОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Теоретические исследования (1 очередь) 1. Разработка системы классификации и кодирования данных об экстремальных геомагнитных явлениях;
2. Разработка методики сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях;
3. Разработка методов интерполяции и аппроксимации распределения магнитного поля Земли по территории РФ с учетом развития систем мониторинга и оценки геомагнитной обстановки на территории РФ;
4. Разработка методов системного анализа, основанных на подходах искусственного интеллекта, для обработки больших объемов спутниковых и наземных данных наблюдений магнитного поля Земли;
5. Усовершенствование методов
автоматизированного корректного выделения в спутниковых измерениях сигнала внутреннего магнитного поля Земли и регулярных и спорадических вариаций поля, обусловленных внешними (магнитосферным и ионосферными) источниками, с использованием данных наземных обсерваторий;
6. Создание новых индикаторов геомагнитной активности, «космической погоды» и экстремальных событий;
Промежуточный отчет о ПНИ.
Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.
Методика сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях
01.01.15 – 30.06.15
7. Закупка или аренда необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования;
8. Поддержка и развитие веб сайта хода выполнения ПНИ;
9. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и окончательных результатов ПНИ;
10. Разработка технологических решений для обеспечения аппаратной и программной совместимости скалярного магнитометра на эффекте Оверхаузера российского производства Индустриального партнера ООО «НПЦ КМ» с применяемыми штатными системами сбора данных измерений стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.
Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период.01.01.15 – 30.06.15

1. Цель проекта

Выполнение проекта направлено на разработку новых методов сбора, обработки, систематизации и интеллектуального анализа геомагнитных данных, регистрируемых наземными и космическими средствами; разработку новых научно-технических принципов эффективного функционирования интеллектуальных систем и математических методов системного анализа больших объемов данных наблюдений магнитного поля Земли и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для сбора, обработки, накопления, распространения и анализа геомагнитной информации.

2. Основные результаты проекта

Показано, что выбор исследований направлен на совершенствование научно-технического комплекса России, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера. Результаты проведенных работ говорят о своевременности работ в рамках настоящего ПНИ за счет появившейся возможности координированного анализа спутниковых и наземных измерений магнитного поля Земли беспрецедентной точности. За счет внедрения новейших математических методов интеллектуального анализа данных разрабатываемый аппаратно-программный комплекс по своим характеристикам будет превышать мировой уровень и не имеет аналогов, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Была произведена сравнительная оценка различных путей решения проблем предупреждения и уменьшения негативных последствий от экстремальных явлений, связанных с изменением МПЗ.

На теоретическом этапе ПНИ была разработана система классификации данных об экстремальных геомагнитных явлениях исходя из физически обоснованного подхода к выделению таких явлений. Создана Методика сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях, в которой учтен опыт зарубежных сетей геомагнитных наблюдений, а также предложено несколько новых функций. Предложен новый теоретический подход к интерполяции геомагнитных данных, основанный на принципах геостатистики и моделирования непрерывных параметров случайного поля. Создан алгоритм интерполяции солнечно-суточной вариации полной напряженности поля на территории РФ по данным обсерваторских наблюдений в режиме квазиреального времени, основанный на методе триангуляции. Разработана эффективная методика координатного обеспечения геофизических наблюдений с применением современных геодезических технологий. Расширены теоретические основы дискретного математического анализа для решения задач автоматизированной обработки больших объемов спутниковых и наземных данных наблюдений магнитного поля Земли (МПЗ). Разработаны новые методы для оперативного и корректного выделения в спутниковых измерениях вкладов внутреннего и внешнего МПЗ. Для автоматизированной оценки уровня геомагнитной активности в заданном регионе или глобально по комплексу обсерваторий разработан индикатор на базе меры аномальности геомагнитной записи, измеряемой в единой шкале. Продемонстрирована работа применительно к данным российских обсерваторий в периоды повышенной и пониженной геомагнитной активности.

3. Назначение и область применения результатов проекта

Результаты рассчитаны на широкий круг исследователей в области геомагнетизма и могут использоваться в научно-исследовательских институтах РФ, в отраслевых учреждениях и нефтесервисных компаниях для проведения научных и прикладных исследований и в высших учебных заведениях для выполнения исследований и в учебном процессе. Проведенные обзоры могут быть использованы при создании и проведении ПНИ и ОКР, направленных на изучение влияния геофизических полей на безопасность технологических процессов и жизнедеятельности человека, снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

4. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение разработанных решений позволит повысить эффективность оценки состояния геомагнитного поля на различных временных и пространственных масштабах, включая фоновые состояния и аномалии природного и техногенного характера. Созданный на этапах №№ 1 и 2 научно-методический задел может быть использован при организации стабильного функционирования систем оперативного сбора, обработки и систематизации геомагнитных измерений, удовлетворяющих и превосходящих современные мировые стандарты, для обеспечения эффективной работы высокотехнологичных предприятий на территории РФ.

5. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Разработанные технические принципы и протокол канала связи между скалярным магнитометром отечественного производства и штатной системой сбора данных стандарта ИНТЕРМАГНЕТ, а также решения для обеспечения их аппаратной и программной совместимости будут входить в состав комплекта рабочей конструкторской документации, в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство разрабатываемого экспериментального образца АПК. Коммерциализация результатов проекта может быть осуществлена путем практического использования полученных объектов РИД.

Результаты, полученные в ходе выполнения 2 этапа, полностью соответствуют техническим требованиям техническому заданию на выполнение ПНИ и плану-графику исполнения обязательств.

Работы по проекту продолжаются на 3 этапе.

№ п/п Наименование Единица измерения Значение
Запланировано на текущий год Достигнуто за отчетный период
Индикаторы
1 Число публикаций по результатам исследований и разработок в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных «Сеть науки» (Web of Science), не менее единиц 2 1
2 Число патентных заявок, поданных по результатам исследований и разработок, не менее единиц 2 0
3 Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей-участников проекта, не менее процентов 58,3 65,2

Показатели

1 Средний возраст исследователей-участников проекта, не более лет 42 39,8
2 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация-исполнитель проекта, не менее единиц 1 3
3 Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам исследований и разработок единиц 0 0
Скачать отчет о ПНИ за 2 этап (защищено паролем) За паролем обращаться в сектор инновационных проектов ГЦ РАН.
Наименование этапаСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапеОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Теоретические исследования (2 очередь) 1. Аналитический обзор геомагнитных эффектов экстремальных природных и техногенных процессов;
2. Анализ геомагнитных эффектов, обусловленных крупномасштабной атмосферной динамикой, включая вихревые движения, внутренние гравитационные и планетарные волны;
3. Разработка математической модели распределения наземных вариаций внешнего геомагнитного поля;
4. Разработка системы непрерывного сбора одноминутных значений геомагнитного поля, поступающих из точек расположения обсерваторий, в квазиреальном времени с функциями выделения аномалий естественной и техногенной природы, автоматизированной очистки данных от помех и их верификации.
5. Разработка концепции аппаратно-программного комплекса мониторинга экстремальных электромагнитных природных явлений;
6. Разработка программно-технических решений для создания экспериментального образца аппаратно-программного комплекса мониторинга и детектирования экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных, реализующих математические методы интеллектуального анализа данных и моделей;
7. Разработка базы данных для хранения спутниковых магнитных измерений, координированной с окончательными данными российских наземных обсерваторий, для анализа состояния геомагнитного поля;
8. Разработка комплекта эскизной технической документации на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса непрерывного мониторинга экстремальных геомагнитных природных явлений;
9. Разработка видео-стенда, позволяющего одновременно отображать все поступающие данные в виде магнитограмм для визуализации геомагнитных данных в режиме квазиреального времени;
10. Разработка программы и методики экспериментальных исследований.
Промежуточный отчет о ПНИ.
Техническая документация в соответствии с требованиями ТЗ.
Программа и методика экспериментальных исследований.
Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.
База данных для хранения спутниковых магнитных измерений, координированной с окончательными данными российских наземных обсерваторий, для анализа состояния геомагнитного поля
Комплект эскизной технической документации на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса непрерывного мониторинга экстремальных геомагнитных природных явлений
01.07.15 – 31.12.15
11. Закупка или аренда необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования;
12. Организация рабочих мест исследователей и разработчиков;
13. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и окончательных результатов ПНИ (конференции, семинары, симпозиумы, выставки и т.п., в том числе, международные);
14. Закупка программного обеспечения, необходимого для выполнения ПНИ;
15. Поддержка и развитие веб сайта хода выполнения ПНИ;
16. Разработка технологических решений для создания векторного магнитометра для измерения модуля поля, вертикальной и горизонтальных компонент вектора геомагнитного поля с использованием скалярного магнитометра на эффекте Оверхаузера производства ООО «НПЦ КМ».
Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период.01.07.15 – 31.12.15

1. Цель проекта

Выполнение проекта направлено на разработку новых методов сбора, обработки, систематизации и интеллектуального анализа геомагнитных данных, регистрируемых наземными и космическими средствами; разработку новых научно-технических принципов эффективного функционирования интеллектуальных систем и математических методов системного анализа больших объемов данных наблюдений магнитного поля Земли и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса (ЭО АПК) для сбора, обработки, накопления, распространения и анализа геомагнитной информации.

2. Основные результаты проекта

Показано, что выбор исследований направлен на совершенствование научно-технического комплекса России, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера.

На теоретическом этапе ПНИ была разработана система классификации данных об экстремальных геомагнитных явлениях и создана Методика сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях. Предложен новый теоретический подход к интерполяции геомагнитных данных, основанный на принципах геостатистики и моделирования непрерывных параметров случайного поля. Создан алгоритм интерполяции часовых вариаций полной напряженности магнитного поля на территории РФ по данным обсерваторских наблюдений в режиме квазиреального времени. Разработаны методы системного анализа, основанные на подходах искусственного интеллекта, для обработки больших объемов спутниковых и наземных данных геомагнитных наблюдений. На базе них построен новый индикатор геомагнитной активности, позволяющий в единой шкале оценивать геомагнитную обстановку по земному шару в режиме реального времени. На базе квантильных характеристик разработана новая мера экстремальности геомагнитной обстановки по спутниковым измерениям. Создан новый метод оперативного выделения сигнала ГМПЗ в спутниковых данных на базе поляризационного анализа. Проведен аналитический обзор геомагнитных эффектов экстремальных процессов, в частности, обусловленных крупномасштабной атмосферной динамикой. Предложена математическая модель распределения наземных вариаций внешнего геомагнитного поля. Создана концепция АПК мониторинга экстремальных электромагнитных природных явлений. Разработаны функциональная схема и программнотехнические решения для создания ЭО АПК, а также БД для хранения геомагнитных измерений. Разработаны система непрерывного сбора обсерваторских наблюдений с функциями выделения аномалий и верификации данных, а также видеостенд для одновременного отображения всех поступающих магнитограмм в режиме квази-реального времени. Разработан комплект эскизной технической документации на ЭО АПК и созданы программа и методика экспериментальных исследований.

Результаты проведенных работ говорят о своевременности работ в рамках настоящего ПНИ за счет появившейся возможности координированного анализа спутниковых и наземных измерений магнитного поля Земли. За счет внедрения новейших математических методов интеллектуального анализа данных разрабатываемый ЭО АПК по своим характеристикам не имеет аналогов и будет превышать мировой уровень, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Выполненные работы полностью соответствуют требованиям Технического задания и Плану-графику исполнения обязательств.

3. Назначение и область применения результатов проекта

Результаты рассчитаны на широкий круг исследователей в области геомагнетизма и могут использоваться в научно-исследовательских институтах РФ, в отраслевых учреждениях и нефтесервисных компаниях для проведения научных и прикладных исследований и в высших учебных заведениях для выполнения исследований и в учебном процессе. Проведенные обзоры могут быть использованы при создании и проведении ПНИ и ОКР, направленных на изучение влияния геофизических полей на безопасность технологических процессов и жизнедеятельности человека, снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

4. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение разработанных решений позволит повысить эффективность оценки состояния геомагнитного поля на различных временных и пространственных масштабах, включая фоновые состояния и аномалии природного и техногенного характера. Созданный на этапах №№ 1-3 научно-методический задел может быть использован при организации стабильного функционирования систем оперативного сбора, обработки и систематизации геомагнитных измерений, удовлетворяющих и превосходящих современные мировые стандарты, для обеспечения эффективной работы высокотехнологичных предприятий на территории РФ.

5. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Разработанные технические принципы и протокол канала связи между скалярным магнитометром отечественного производства и штатной системой сбора данных стандарта ИНТЕРМАГНЕТ, решения для обеспечения их аппаратной и программной совместимости, а также технология для создания векторного магнитометра будут входить в состав комплекта рабочей конструкторской документации, в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство разрабатываемого ЭО АПК. Коммерциализация результатов также может быть осуществлена путем практического использования полученных объектов РИД.

Результаты, полученные в ходе выполнения 3 этапа, полностью соответствуют техническим требованиям техническому заданию на выполнение ПНИ и плану-графику исполнения обязательств.

№ п/п Наименование Единица измерения Значение
Запланировано на текущий год Достигнуто за отчетный период
Индикаторы
1 Число публикаций по результатам проекта в научных жерналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных «Сеть науки» (Web of Science) единиц 2 2
2 Число патентных заявок, поданных по результатам проекта единиц 2 2
3 Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей-участников проекта процентов 58,3 69
Показатели
1 Средний возраст исследователей-участников проекта лет 42 39,3
2 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация-исполнитель проекта единиц 1 5
3 Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта единиц 1 1
Скачать отчет о ПНИ за 3 этап (защищено паролем) За паролем обращаться в сектор инновационных проектов ГЦ РАН.
№ п/пНаименование этапаСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапеОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Экспериментальные исследования 1. Создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса мониторинга и детектирования экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных;
2. Экспериментальные исследования в соответствии с разработанными программой и методиками и требованиями ТЗ;
3. Разработка методических рекомендаций для поддержки и развития сети российских геомагнитных обсерваторий стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.
Промежуточный отчет о ПНИ Акт экспериментальных исследований
Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.
Описание применения экспериментального образца в соответствии с ГОСТ 19.502-78
Описание логической и физической структуры базы данных для хранения геомагнитной информации в соответствии с п. 5.5 РД 50-34.698-90
Руководство пользователя в соответствии с ГОСТ 19.505-79
Протокол экспериментальных исследований
Акт экспериментальных исследований
Методические рекомендации для поддержки и развития сети российских геомагнитных обсерваторий стандарта ИНТЕРМАГНЕТ
01.01.16 - 30.06.16
4. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и окончательных результатов ПНИ;
5. Проведение оценки РИД, полученных при выполнении ПНИ, с целью их вовлечения в хозяйственный оборот;
6. Поддержание веб сайта хода выполнения ПНИ;
7. Разработка технологических решений для обеспечения точного наведения на истинный географический север с целью совершенствования конструкции векторного магнитометра;
Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период. 01.01.16 - 30.06.16

1. Цель проекта

Выполнение проекта направлено на разработку новых методов сбора, обработки, систематизации и интеллектуального анализа геомагнитных данных, регистрируемых наземными и космическими средствами; разработку новых научно-технических принципов эффективного функционирования интеллектуальных систем и математических методов системного анализа больших объемов данных наблюдений магнитного поля Земли и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса (ЭО АПК) для сбора, обработки, накопления, распространения и анализа геомагнитной информации.

2. Основные результаты проекта

На теоретическом этапе ПНИ была создана Методика сбора и систематизации данных для формирования БД об экстремальных геомагнитных явлениях. Предложен новый теоретический подход к интерполяции данных, основанный на принципах геостатистики и моделирования параметров случайного поля. Создан алгоритм интерполяции напряженности магнитного поля на территории РФ. Разработаны новые методы для обработки больших объемов спутниковых и наземных данных геомагнитных наблюдений. На базе них построен новый индикатор геомагнитной активности, позволяющий в единой шкале оперативно оценивать геомагнитную обстановку в заданном регионе. На базе квантильных характеристик разработана новая мера экстремальности по спутниковым измерениям. Создан новый метод оперативного выделения сигнала ГМПЗ в спутниковых данных на базе поляризационного анализа. Проведен аналитический обзор геомагнитных эффектов экстремальных процессов, обусловленных крупномасштабной атмосферной динамикой. Предложена математическая модель распределения наземных вариаций внешнего магнитного поля. Разработаны функциональная схема и программно-технические решения для создания ЭО АПК. Разработаны система непрерывного сбора обсерваторских наблюдений с функциями выделения аномалий и верификации данных, а также видео-стенд для отображения поступающих магнитограмм в режиме квази-реального времени. На этапе экспериментальных исследований было финализировано создание ЭО АПК. Его аппаратная часть состоит из четырех серверов, видео-стенда и компьютера администратора. Программные компоненты разделены на шесть блоков: Сбор данных и Загрузка в БД, Анализ данных, Модельные расчеты, Доступ и Визуализация данных. Составлено описание логической и физической структуры БД для хранения геомагнитной информации, входящей в состав ЭО АПК. Подготовлены руководство пользователя и описание применения ЭО АПК. Были проведены экспериментальные исследования полученных в ходе выполнения ПНИ результатов в соответствии с разработанными программой и методикой экспериментальных исследований и требованиями ТЗ. Разработаны методические рекомендации для поддержки и развития сети российских магнитных обсерваторий стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.

Показано, что выбор исследований направлен на совершенствование научно-технического комплекса РФ, развитие отечественных технологий до мирового уровня и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов. Результаты говорят о своевременности работ в рамках настоящего ПНИ за счет появившейся возможности координированного анализа спутниковых и наземных измерений магнитного поля Земли. За счет внедрения новейших математических методов разрабатываемый ЭО АПК не имеет аналогов, что подтверждается проведенными патентными исследованиями.

3. Назначение и область применения результатов проекта

Результаты рассчитаны на широкий круг исследователей в области геомагнетизма и могут использоваться в научно-исследовательских институтах РФ, в отраслевых учреждениях и нефтесервисных компаниях для проведения научных и прикладных исследований и в высших учебных заведениях для выполнения исследований и в учебном процессе. Проведенные обзоры могут быть использованы при создании и проведении ПНИ и ОКР, направленных на изучение влияния геофизических полей на безопасность технологических процессов и жизнедеятельности человека, снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

4. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение разработанных решений позволит повысить эффективность оценки состояния геомагнитного поля на различных временных и пространственных масштабах, включая фоновые состояния и аномалии природного и техногенного характера. Созданный на этапах №№ 1-3 научно-методический задел может быть использован при организации стабильного функционирования систем оперативного сбора, обработки и систематизации геомагнитных измерений, удовлетворяющих и превосходящих современные мировые стандарты, для обеспечения эффективной работы высокотехнологичных предприятий на территории РФ.

5. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Разработанные технические принципы и протокол канала связи между скалярным магнитометром отечественного производства и штатной системой сбора данных стандарта ИНТЕРМАГНЕТ, решения для обеспечения их аппаратной и программной совместимости, а также технология для создания векторного магнитометра будут входить в состав комплекта рабочей конструкторской документации, в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство разрабатываемого ЭО АПК. Коммерциализация результатов также может быть осуществлена путем практического использования полученных объектов РИД.

№ п/п Наименование Единица измерения Значение
Запланировано на текущий год Достигнуто за отчетный период
Индикаторы
1 Число публикаций по результатам проекта в научных жерналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных «Сеть науки» (WEB of Science) единиц 3 1
2 Число патентных заявок, поданных по результатам проекта единиц 2 0
3 Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей-участников проекта процентов 58,3 61,5
Показатели
1 Средний возраст исследователей-участников проекта (не более) лет 43 42,8
2 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация-исполнитель проекта единиц 2 1
3 Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта единиц 0 0
Скачать отчет о ПНИ за 4 этап (защищено паролем) За паролем обращаться в сектор инновационных проектов ГЦ РАН.
№ п/пНаименование этапаСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапеОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Обобщение и оценка результатов исследований 1. Патентные исследования
2. Оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;
3. Оценка результатов расчетов математического моделирования и интерполирования геомагнитного поля и связанных с ним электромагнитных процессов в окружающей среде;
4. Подготовка рекомендаций по оптимальным технико-экономическим решениям при строительстве и оснащении геомагнитной обсерватории стандарта ИНТЕРМАГНЕТ в регионах РФ;
5. Оценка полноты решения задачи и достижения поставленных целей ПНИ;
6. Разработка рекомендаций по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера, а также в дальнейших исследованиях и разработках;
7. Разработка проекта технического задания на проведение ОКР;
Заключительный отчет о ПНИ.
Отчет о патентных исследованиях.
Проект технического задания на проведение ОКР.
Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.
Рекомендации по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера, а также в дальнейших исследованиях и разработках
01.07.16 - 31.12.16
8. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и окончательных результатов ПНИ;
9. Проведение маркетинговых исследований;
10. Проведение оценки РИД, полученных при выполнении ПНИ, с целью их вовлечения в хозяйственный оборот;
11. Поддержание веб сайта хода выполнения ПНИ;
12. Создание мультимедийной презентации, брошюры для продвижения и популяризации результатов ПНИ;
13. Разработка протоколов каналов связи и обеспечение аппаратной и программной совместимости между векторным магнитометром и штатной системой сбора данных геомагнитных измерений стандарта ИНТЕРМАГНЕТ с целью осуществления регистрации геомагнитных измерений с точностью, не уступающей зарубежным аналогам.
Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период. 01.07.16 - 31.12.16

Академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор.
Гвишиани Алексей Джерменович
Тел.: +7 495 930-05-46
Рыбкина Алёна Игоревна
Тел.: +7 495 930-05-46
Соловьёв Анатолий Александрович
Тел.: +7 495 930-05-46
Колибаб Светлана Константиновна
Тел.: +7 495 930-56-09
Лукьянова Рената Юрьевна
Тел.: +7 495 930-05-46

Новости
20 июля 2016 г. в рамках международной конференции "Системный анализ данных для изучения природных опасностей", которая проходит с 18 по 21 июля 2016 г. в Розе-Хутор, г. Сочи, состоялась дискуссия "The Great Debate" ("Большие дебаты"), в ходе которой были подведены итоги конференции.

18 июля 2016 г. с 14:00 до 16:00 в рамках Международной конференции "Системный анализ данных для изучения природных опасностей" состоялось Рабочее совещание, посвященное развитию российской сети магнитных обсерваторий.

18 июля 2016 г. состоялась церемония открытия международной конференции "Системный анализ данных для изучения природных опасностей", которая будет проходить с 18 по 21 июля 2016 г. в Розе-Хутор, г. Сочи. Организаторами конференции выступили Геофизический центр РАН, Министерство образования и науки Российской Федерации, Международный институт прикладного системного анализа (IIASA, Австрия).

9 июня 2016 г. обсерватория "Санкт-Петербург" была официально включена в международную сеть геомагнитных наблюдений высшего международного стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.

Архив