《探索 NOAA 危险天气试验台》

  • 来源专题:大气污染防治与碳减排
  • 编译者: 李扬
  • 发布时间:2023-10-10
  •    自 1964 年成立以来,NOAA 国家严重风暴实验室 (NSSL) 一直是创新和开发 NOAA 国家气象局 (NWS) 用于进行预报和发布警告的工具、模型和技术的国家领导者,以保护公众免受恶劣天气的影响。

       从多普勒雷达到先进的计算机预报模型,NSSL的工作彻底改变了天气预报,是NWS以及应急管理人员,广播气象学家和公众日常运营不可或缺的一部分。

       但与任何新技术一样,天气工具在完全集成到核武器作业之前必须经过测试、改进和完善。进入 NOAA 危险天气试验台 (HWT)。HWT位于俄克拉荷马州诺曼的国家气象中心内 - 也是NSSL,NOAA风暴预测中心(SPC)和NWS诺曼预报办公室的所在地 - 是一个动态和协作的空间,允许研究人员直接与预报员和其他关键运营专业人员合作,将他们的工作与现实世界的场景进行测试。

       “就像视频游戏和计算机软件经过beta测试一样,在预报员能够在全国范围内使用它们之前,新工具和技术在危险天气测试台中进行测试和改进,”NSSL的FACET项目负责人Kodi Berry说。“通过将研究人员,开发人员和预报员聚集在一起,HWT缩短了将工具从研究过渡到操作所需的时间,”NOAA风暴预测中心科学支持处处长Patrick Marsh说。“预测者可以获得下一代工具的经验,并为研究人员和开发人员提供有关预测者面临的挑战以及如何定制下一代工具以满足这些需求的宝贵反馈。这种直接与将使用这些下一代技术的专业人士合作的能力创造了一个框架,既可以改进工具本身,又可以激发新的研究途径。

  • 原文来源:https://inside.nssl.noaa.gov/nsslnews/2023/07/innovation-and-collaboration-exploring-the-noaa-hazardous-weather-testbed/
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    • 编译者:icad
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    • 新技术是制造业的增长引擎,但变革有中断和巨大成本的风险。使用技术测试台逐步推出新设备和软件有助于在生产部署之前改进和优化流程。 为什么要建立一个试验台? 技术测试台通过提供一个受控的环境来识别风险并在不中断生产的情况下进行实验,从而降低了全面部署期间失败的可能性。通常,测试台使用按比例缩小的设备来最大限度地降低成本,同时仍然反映全尺寸系统的关键功能和能力。 中试工厂 所有试验台都证明了新的制造工艺,但中试工厂的规模最大。旗舰设施通常是新建的,至少雇佣了一些全职员工,需要大量的资本投资。它们通常是与政府或经济发展组织合作建立的。在中试工厂,研究人员、科学家和工程师的迭代设计、测试和实验导致接近正确的工艺参数,这些参数将延续到全面生产中。 中试工厂示例 2024年,在美国国家能源技术实验室(NETL)的支持下,位于德克萨斯州圣安东尼奥的西南研究所开设了超临界变压电力(STEP)测试设施。通过展示超临界二氧化碳(sCO2)涡轮机技术,中试工厂验证了sCO2布雷顿动力循环的效率、可扩展性和环境效益。它以4兆瓦的电网同步功率运行,为涡轮机性能、热管理和系统集成提供了见解。演示设施能够对设备、工艺设计和操作条件进行真实世界的测试。 2019年至2022年,芬兰VTT技术研究中心有限公司建造了一座纤维加工中试厂,开发了一种半自动的数字双胞胎生产工艺。该工厂使用详细的模拟和受控环境来发现和解决现实世界的挑战,如集成遗留系统和自动化数据提取。这种方法在加速数字化转型的同时最大限度地降低了风险和成本,展示了试点规模的设置如何有助于将理论概念与工业规模的实施联系起来。 2024年宣布或开业的其他试点制造厂: 木质碳纤维 硅电池 乙醇基合成橡胶 无稀土永磁体 改装试验台 与试点工厂不同,这些工厂不会因创造新的就业机会或地区经济收益而成为头条新闻。这种规模的试验台在大学和研究机构很常见。行业联盟也可以成为合作进行后期研发或早期商业化有前景的新技术的途径。 改装试验台示例 从2016年开始,美国国家标准与技术研究院(NIST)主持了智能制造系统测试台,以促进产品生命周期数据的研究。该测试台从位于马里兰州盖瑟斯堡的NIST园区机械车间的12台机床中提取数据。连接到试验台的设备包括立式和卧式加工中心、铣床和三坐标测量机。机械车间向NIST研究人员提供零件,测试台的连接和软件组件分层在现有设备、调度和过程管理软件工具之上。 2022年,芝加哥MxD部署了一个数字孪生框架,以加强制造过程管理。该框架对数据收集和分析进行了标准化,以提高生产运营的可见性和控制。该项目还测试了一种“移动工人”解决方案,使设备操作员能够在移动设备上实时接收任务、访问关键数据和更新状态。该测试平台允许制造商在安全、低风险的环境中评估人工智能驱动的分析、预测性维护、网络安全等,帮助他们在承诺全面采用之前了解每种工具。通过模拟真实世界的流程,该测试平台支持培训和技能发展,使员工能够熟悉新的工具和技术。 台式试验台 中试装置或试验台改造背后的相同原理也可以应用于独立的台式或台式试验台。当这些小规模工具由公司开发时,它们通常不会发布。对于那些在大学环境中建造或共同开发的建筑,学术文献中都有相关报道。 台式试验台示例 基于Linux的数控开放控制系统(萨格勒布大学,2013) 技术试验台的局限性 由于它们旨在反映现实世界的制造条件,因此构建和维护测试台也面临着类似的挑战。这些包括安全、数据安全和隐私、系统集成以及物理和虚拟基础设施管理。有限的空间、资金和利益相关者参与等资源限制也会减缓进展。 此外,还需要良好的实验设计。测试用例需要明确规定并妥善记录。结果需要清晰明了,易于传播。否则,测试平台的发现可能永远不会扩大规模或应用于生产。 AMT试验台 AMT-制造技术协会于2018年建立了一个带有台式五轴铣床的“快闪店”,作为机器连接和数字螺纹的演示和研究平台。后来,增加了一系列协作机器人,将原来的铣床升级为新型号。除了员工培训外,AMT试验台上的活跃研究领域还包括: MTConnect中的规范和功能建模 工业物联网的远程访问、安全和安保 标准协调(ROS、OPC UA、MTConnect、MQTT) 设备清单: Penta Machine Co.PocketNC v2台式五轴数控铣床(带外壳) IGUS ReBeL6机械臂+Schunk夹持器 Intel RealSense D435i深度感应立体相机 Sonicwall防火墙 用于CAD和仿真、单元控制和远程访问的专用Windows工作站 AMT试验台是为机器人辅助加工而建立的。它还有一个基于MTConnect的数据收集系统,以及对该单元的安全、基于帐户的远程访问。 本文由Chloe Radigan与Russ Waddell合作撰写,并得到了Benjamin Moses和Stephen LaMarca的额外支持。
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    • 编译者:liguiju
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    • 美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和Proteus Ocean group公司已正式签署使用“海洋水下空间站”Proteu™的协议,以推进海洋科学研究和教育,将共同探索加深对海洋环境的了解,并揭示地球上紧迫科学问题的解决方案,包括气候变化相关问题。Proteus™是世界上最先进的水下研究站,位于加勒比海库拉索岛附近,供科学家、公众和全球客户在水下开展科学研究。除了配备最先进的科学实验室、生活区和用于食品生产的水下园地外,该水下空间站还将包括个视频制作设施,可为研究和教育节目提供直播。 NOAA海洋勘探主任Jeremy Weirich表示,这种合作关系有可能极大地扩展NOAA海洋研究能力,通过这个新的海洋实验室,研究人员可以长期生活在水下,将能够揭开更多的海洋奥秘,以便能够更好地管理、可持续利用和保护海洋资源。 根据这个合作协议,NOAA和Proteus Ocean group公司将共同努力,利用Proteus的独特能力确定研究机会。NOAA将提供与PROTEUS相关的科学专家、船只和其他技术、科考计划和任务结果,以及在该机构的海洋、天气、气候和海岸科学任务组合中使用岸边设施和项目的机会。Proteus将分享与水下栖息地开发阶段相关的数据和见解。 Proteus Ocean Group的创始人Fabien Cousteau表示,PROTEUS能够使研究人员可以不受限制地全时段认识海洋,使长期研究与持续的人类观察和实验成为可能。通过与NOAA合作,可以在气候避难所、超级珊瑚、救生药物、与气候事件相关的微环境数据等领域开展更具开创性的研究。该合作协议将有助于人类更好地了解气候变化对海洋的影响,增加公众对海洋勘探的参与,并改善与生态系统健康和恢复力有关的决策。(张灿影 编译)