Обработка доски: профилактика гниения, защита от влаги

Posted on 23.12.2019 by

alexxlab Опубликовано в Разное — Нет комментариев ↓

профилактика гниения, защита от влаги

Как и все натуральные строительные материалы, древесина должна обрабатываться, чтобы сохранить свои полезные свойства. Внешние факторы значительно влияют на срок службы деревянных изделий. Их активному разложению способствуют:

повышенная влажность;
прямые солнечные лучи;
перепады температур;
недостаточная вентилируемость;
конденсация;
промерзание.

Очень важно осуществлять профилактику гниения пиломатериалов на каждом этапе, начиная с изготовления. Ведь грибковые микроорганизмы наносят непоправимый ущерб древесине и значительно сокращают срок ее службы. В этой статье вы узнаете, каким образом стоит предотвращать скоропостижную порчу пиломатериалов и чем обработать дерево, чтобы сохранить его целостность надолго.

Антисептики

В обработке антисептиком нуждаются деревянные элементы, которые находятся в непосредственном контакте с почвой, фундаментом, расположенные в местах повышенной влажности и на улице.

Для этого используются несмываемые растворы глубокого проникновения. Состав насыщает древесину на структурном уровне и глубоко защищает ее от гниения. Для более эффективной обработки стоит использовать пропитывающие и покрывающие средства вместе или применять антисептики смешанного типа. Перед покупкой нужно тщательно ознакомиться с инструкцией и выяснить, насколько действующие вещества соответствуют вашим нуждам.

Обработка древесины окажется успешной, если процент влажности пиломатериалов совпадет с указателями на этикетке раствора. Конечно же, все сверлильные и распиловочные работы нужно выполнить перед тем, как нанести средства. Также очень важен момент обезжиривания поверхности и удаления загрязнений для лучшей впитываемости. Осуществить предварительное очищение можно с помощью специальных химических средств.

После подготовительных работ можно приступать к нанесению антисептического раствора. В домашних условиях в основном используется технология нанесения кистью или валиком. Распределять антисептик следует равномерно и в несколько слоев (от двух до пяти, в зависимости от препарата). Первый этап антигрибковой обработки можно считать завершенным. Сушится раствор от 48-ми до 72-х часов. Точное время зависит от количества слоев и вида используемого средства.

Защита от влаги

Если важность пиломатериалов превышает 15%, то древесина начинает разрушаться на структурном уровне: набухает, расслаивается и ссыхается, форма изделия деформируется, образовываются трещины и зазоры.

Чтобы этого не произошло, строительный материал следует обрабатывать специальными средствами для защиты от влаги. На рынке представлены две разновидности таких растворов:

проникающие;

пленкообразующие.

Первый тип обеспечивает долговременный эффект гидрофобизации (снижения способности древесины впитывать в себя влагу). А вот процесс обработки второй группой препаратов следует периодически повторять.

Чаще всего применяются масляные пропитки и на основе алкидных смол. Они наносятся кистью или валиком. Но более долговечным эффектом обладает глубокая пропитка водоотталкивающим составом. Такая процедура осуществляется в ваннах или автоклавах прямо на месте строительства. Правда, такой способ более затратный, но он намного эффективнее.

Отбеливание древесины

Вернуть пиломатериалу эстетическую красоту и первозданный внешний вид можно с помощью специальных отбеливающих средств. Все они действуют по одному принципу – окисляют поверхность, и в результате пигментные окрасы лингина обесцвечиваются, а грибковые клетки – разрушаются. Отбеливающие препараты делятся на хлорсодержащие и щелочные. В первой группе активные вещества это:

гипохлорит калия;
диоксид хлора;
хлорная известь.

Вторая группа включает в себя:

пероксид водорода;
соли;
аммиак;
щавелевую кислоту.

Самые распространенные и эффективные реагенты – щавелевая кислота и перекись водорода. Правда, последний отбеливатель работает не всегда, ведь некоторые породы древесины не воспринимают это вещество (например, дуб). А вот березу, бук и орех перекись водорода осветлит очень эффективно.

Также некоторые обесцвечивают поверхность пиломатериалов с помощью белизны, но этот метод не очень безопасный из-за испарений, которые могут попасть в глаза. Поэтому при работе с этим веществом лучше надевать очки. А самым современным способом отбеливания является обработка дерева специальным раствором «Иней». Но работать с ним также нужно в защитном костюме и перчатках, так как вещество может повредить кожу.

Лессировка и глазуровка маслами

Лессировка является одним из способов придать древесине матовости путем покрытия ее поверхности льняным маслом или натуральной олифой со скипидаром. Применяется для обработки ели, сосны, кедра и лиственницы. А вот для дуба такой способ использовать нельзя, масла образуют невыводимые пятна на поверхности и портят эстетический вид пиломатериала.

Глазуровка (непрозрачный вид покрытия) отличается от лессировки лишь тем, что в масляный состав добавляются красящие вещества, способные придавать дереву приятный оттенок. Такая обработка широко используется для низкосортной древесины, которая не обладает выразительным рисунком годовых колец и не имеет насыщенного цвета.

Покрытие поверхности лаком

Для этого, как и в предыдущих способах, поверхность необходимо подготовить: отшлифовать дерево и покрыть его грунтовкой. Если материал свежий, предварительно его следует обработать морилкой. После того, как поверхность просохла от грунтовки и шпаклевки, можно приступать к лакировке. Состав наносится с помощью щетинистой кисти, валика или тампона из марли и ваты. Стоит следить, чтобы не оставались разводы и подтеки, слои должны быть очень тонкими. При каждом прикосновении к поверхности кисть следует предварительно очищать от излишков лака.

Следующий слой можно наносить только после полного высыхания предыдущего. Обычно необходимо два-три захода.

Обработка пиломатериалов. Как защитить вагонку, имитацию бруса, палубную доску от вредных воздействий

Древесина — это наиболее популярный на сегодняшний день расходный материал. Ее используют для строительства жилых и нежилых сооружений, а также инженерных и складских объектов. Из дерева сооружают бани, беседки, заборы, арки. Не редко его применяют с целью декоративной отделки интерьера помещений.

Использование древесины отличается как положительными, так и отрицательными сторонами. Среди значимых преимуществ можно выделить экологичность, прочность, низкую теплопроводность, воздухопроницаемость и лояльную ценовую политику. Среди недостатков — подверженность к загниванию или усушке, опасность возгорания, наличие большого количества сучков, заноз и трещин. Чтобы избежать возникновения проблем при монтаже, а также в процессе эксплуатации данного расходного материала важно пользоваться специальными средствами защиты.

Именно о них мы сегодня поговорим.

Еще много столетий назад человечество пыталось уберечь свои дома и другие постройки от воздействия внешних факторов. Люди пропитывали доски составами из соли и уксуса. Сегодня в условиях развития современной промышленности создаются качественные многокомпонентные растворы. Они позволяют устранить неблагоприятные факторы, значительно продлив при этом срок эксплуатации расходного материала.

Содержание:

Что влияет на качество древесины?
Защищаем дерево от влаги
- Способы защиты дерева от гниения
Защищаем дерево от огня
- Антипирены: способы нанесения
Защищаем дерево от бактерий и насекомых
- Антисептики: способы нанесения
Защищаем дерево от ультрафиолетовых лучей
Последовательность применения растворов для обработки древесины
Производители средств для защиты дерева
Как выбрать средство для защиты дерева?

Что влияет на качество древесины?

Древесина — сырье довольно требовательное к условиям внешней среды. Чтобы продлить срок службы деревянных построек необходимо учитывать, что на их качество влияет:

Влага. Благодаря наличию большого количества влаги дерево входит в группу живых продуктов. В зависимости от погодных условий ее процент может видоизменяться. Так, материал имеет свойство впитывать воду во время осадков (тумана, дождя, снега), увеличиваясь в размерах. Во время засухи он, наоборот, усыхает. Если данный момент не будет учтен, конструкция может пострадать в самый неподходящий момент.

Воздух. Дыхание является природной способностью дерева. Без доступа к воздуху сырье начинает портиться и загнивать. Основной признак гниения — это появление на его поверхности вредоносной живности: мха, грибков, плесени. В этот список можно включить и короедов, термитов, усачей. Образуя в структуре древесины длинные ходы, они портят внешний вид готового изделия. Для предотвращения их появления рекомендуется использовать антисептические средства.
Огонь. Самой распространенной причиной уничтожения деревянных строений считаются пожары. Ежегодно от воздействия огня страдают сотни зданий. Помочь в этом случае могут антипирены — специальные составы, которые сводят к минимуму риск горения.
Ультрафиолетовое излучение. Поверхность древесины может быть разрушена в условиях постоянного попадания на нее солнечного света. Крайне нежелательно его взаимодействие с лигнином — соединением на основе полимерных веществ. В этом случае изменяется не только цвет расходного материала, но и его структура, а также плотность.

Как уже было сказано, каждый из перечисленных факторов имеет собственное средство защиты. Универсального состава, которое бы защищало деревянное сооружение от всех внешних факторов в комплексе, еще не придумали. Выбор стоит делать, основываясь на том, где и как в дальнейшем будет использоваться древесина.

Защищаем дерево от влаги

Если процент содержания влаги превышает норму 30%, вне зависимости от вида структура древесины начинает разрушаться. Исключением являются некоторые ценные породы деревьев тропического происхождения: кусия, ипе, кумару, азобе.

Из них преимущественно изготавливают террасную доску. В этом случае не станет выходом и резкая сушка изделия. Так оно начнет терять внешнюю форму: трескаться и расслаиваться. Отметим, что даже отсутствие пропитки не сводит к минимуму гигроскопичность материала.

В зависимости от процента внутриклеточной влаги древесины делят на:

мокрую: показатель влажности — 100%;
свежесрубленную: показатель влажности — 50-100%;
воздушно-сухую: показатель влажности — 15-25%;
комнатно-сухую: показатель влажности — 5-10%;
сухую: показатель влажности — 0-5%.

При возведении жилых и нежилых сооружений рекомендуется использовать комнатно-сухую и воздушно-сухую древесину. При увеличении показателя влажности качество материала может заметно снизиться.

Гидрофобизаторы — это средства, которые применяются для уменьшения уровня влагопоглощаемости дерева на этапе его обработки. Чаще всего они выпускаются в виде масляной пасты.

Гидрофобизаторы бывают двух видов:

средства, которые покрывают поверхность материала пленкой;
средства, которые имеют свойство проникать в поры.

Важно! После нанесения гидрофобизаторы не меняют ни структуру, ни внешний вид древесины. Вода, которая попадает на ее поверхность не оставляет мокрых следов, а просто скатывается. Дополнительной функцией таких составов является повышение уровня морозостойкости материала. Это значит, что в холодное время года на нем не будут проявляться трещины.

Способы защиты дерева от гниения

При нанесении состава для защиты от гниения на поверхность вагонки, имитации бруса, блок хауса и др. учтите следующие нюансы:

Перед работой необходимо очистить материал от пыли, грязи, налета, ворса, масляной и иной накипи;
С помощью валика нанесите водоотталкивающий раствор, не делая больших наслоений. Работы проводятся при температуре +5-+30 градусов;
Результат от нанесения средства наблюдается спустя 20-30 часов. В этот период рекомендуется защитить поверхность древесины от солнца и влаги;
Гидрофобизаторы, которые отличаются проникающим свойством, наносятся несколько раз с периодичностью в один-три часа. Если это возможно, поместите область обрабатываемого дерева в емкость с раствором.

Защищаем дерево от огня

Больше всего древесина подвержена негативному воздействию огня. Благо, на сегодняшний день существует большой выбор антипиренов, которые делают сооружения из данного материала более стойкими. Они не сводят к нулю риск возгорания изделий, но существенно увеличивают время его наступления.

Антипирены для защиты от огня реализуются в следующих видах:

Жидком виде:
- лаки — создают тонкую пленку, которая сохраняет структуру сырья;
- пропитки — проникают в самую основу древесины;
- краски — придает поверхности цвет, выполняя декоративную роль.
Твердом виде:
- засыпки — сыпучее порошкообразное средство;
- обмазки — пастообразное средство.

Наиболее популярными являются антипирены в виде пропиток.

Принцип действия огнезащитных составов бывает активным и пассивным. Активными называют изделия, которые выделяют негорючие газы и препятствуют доступу кислорода к поверхности древесины, соответственно — снижают риск ее возгорания. Иногда в состав активных веществ добавляют раствор соли. При высоких температурах он создает дополнительный защитный слой. Пассивные средства при нанесении создают специфическую пористую структуру. Она подразделяются на две группы: вспучивающие и невспучивающие.

Важно! Если вы планируете постройку жилого дома или другого строения, нанесение антипиренов для защиты от огня является обязательной процедурой. Особенно это касается открытых либо обособленных частей объектов: оконных и дверных проемов, арок, перегородок, ниш. Иногда антипирены могут придавать поверхности древесины иной оттенок. Поверх них рекомендуется наносить любые декоративные вещества: краски, грунтовки, штукатурки.

Антипирены: способы нанесения

Чтобы защитный состав дал положительный результат, при его нанесении необходимо четко следовать инструкции нанесения:

Если средство реализуется не в аэрозольном баллончике, наносить его нужно кистью или валиком. При обработке дерева, которое было плохо просушено, лучше всего использовать составы на водной основе. Уровень влажности материала в этом случае не должен превышать 15%.
Все антипирены подлежат нанесению на готовое изделие, которое впоследствии подвергается механическому воздействию. Перед началом работы очистите поверхность древесины. Соблюдайте меры безопасности: во время нанесения оденьте специальную защитный костюм, а затем хорошо проветрите комнату.
Температура воздуха в комнате не должна превышать +5 градусов. Нельзя осуществлять обработку древесины в пасмурную либо, наоборот, солнечную погоду. Слой антипирена должен быть ровным и гладким без наплывов и пропусков. Старайтесь аккуратно обработать места соединения нескольких деталей.
Если деревянный элемент имеет небольшой размер, вместо распыления его можно окунуть целиком в раствор на 40-60 минут. В этом случае стоит следить, чтобы уровень состава был выше на 10-12 сантиметров от древесины. Подобную процедуру нужно проводить каждые два-три года. Регулярная обработка повышает уровень эффективности состава.

Защищаем дерево от бактерий и насекомых

Структура древесины может пострадать в случае регулярного воздействия таких неблагоприятных климатических явлений, как резкое изменение температурного режима, осадки, ультрафиолетовое излучение. Они, в свою очередь, приводят к гниению структуры материала. В нем образуется плесень и грибок. При поражении большой площади спасти изделие уже не удастся. Во избежание этого следует проводить профилактические действия посредством антисептиков.

Антисептики выпускаются в двух видах: жидком и пастообразном. Их предназначение — предотвращение распространения патогенных микроорганизмов. Отметим, что они не способны уничтожать бактерии. Поэтому, если процесс их размножения уже пошел, обработку дерева нужно проводить с помощью фунгицидов. Первично все бревна проходят защиту антисептиком. Повторной обработке они подлежат уже в местах длительного хранения сырья либо на этапе установки и финишной зачистки. Поверх средства наносится лак или краска.
Дополнительная функция антисептиков — предотвращение нашествия вредоносных насекомых, представляющих особую опасность для деревянных объектов. Такие насекомые могут за несколько недель уничтожить перекрытия в здании. Если антисептики не были применены, а на поверхности материалы уже появились первые следы жизнедеятельности паразитов, нужно использовать инсектицидный состав.

Антисептики: способы нанесения

Рассмотрим нюансы нанесения антисептиков на поверхность дерева:

Обработка материала должна производиться при положительной температуре (преимущественно — от +5-+10 градусов) в ясный день. Раствор следует разделить на несколько слоев, покрывая их один за другим. Нельзя допускать пересыхания каждого слоя, так как вы не получите эффекта полного поглощения средства.
Количество циклов нанесения зависит от уровня пораженности изделия. К примеру, поверхность жилого здания необходимо обрабатывать не менее шести раз. При профилактике раствор лучше всего разводить в пропорции 1:3. Состав наносится на объект сверху-вниз. Старайтесь не допускать возникновение подтеков.
Перед покупкой антисептика определитесь с целью, для которой он вам понадобился. К примеру, для защиты от паразитов и насекомых недостроенных сооружений и древесины, которая находится в стадии транспортировки, требуются растворы с совершенно разным составом. С целью обработки чернового напольного покрытия, стропильных систем или венцов нужен особый невымываемый тип антисептика.

Защищаем дерево от ультрафиолетовых лучей

Древесина, которая находится на открытой местности, быстро теряет свой товарный внешний вид из-за негативного воздействия ультрафиолетовых лучей. Солнце заставляет материал чернеть. Если не произвести своевременные меры по предотвращению разрушения дерева, спасти объект вряд ли удастся. В составе средств, применяемых с этой целью, находится особый пигмент, который абсорбирует негативное влияние излучения. При покупке таких раствором нужно делать выбор в сторону тех, которые имеют на упаковке пометку поглощение ультрафиолетового излучения.

Учтите, что поверхность деревянных объектов, обработанная специальным составом, прослужит в течение 10 лет, после чего данную процедуру стоит проводить повторно. Изделия, которые не имеют цвета, следует обновлять гораздо чаще (один раз три-четыре года). Если речь идет о хвойных породах древесины, загрунтуйте поверхность составом, которое предотвращает появление синевы. Данные пропитки наносятся с помощью кисти в один слой. Впоследствии их покрывают лазурью.

Последовательность применения растворов для обработки древесины

Деревянные объекты требуют комплексной защиты. Это значит, что использование каждого из вышеназванных растворов имеет равнозначные приоритеты:

Вначале рекомендуется обрабатывать древесину антисептиками, которые сводят к минимуму риск появления гнилостных процессов в ее структуре. Данные профилактические меры проводятся на этапе заготовки и транспортировки материала на объект.
После этого рекомендуется осуществлять обработку дерева антипиренами, которые предотвращают его возгорание. Здесь выбор изделия основывается на ваших целях и предпочтениях. Отметим, что далеко не все составы, изготовленные с целью защиты сырья от возгорания, нормально взаимодействуют с другими растворами. Чтобы не вызвать отрицательной реакции, уточните этот момент у представителя магазина.
На третьей стадии поверхность древесины покрывается средствами, отталкивающими воду. Их целью является полное предотвращение попадания влаги внутрь материала. При этом, такие смеси не замедляют процесс выведения лишнего конденсата. Дополнительная функция водоотталкивающих изделий — предотвращение вымывания антипиренов.
Четвертый (последний) защитный слой наносится с помощью лакокрасочной продукции. В ее составе находится большое количество пигментов, которые задерживают потоки солнечного света.
Далее производится финишная отделка — герметизация стыков и швов. Ее вам могут обеспечить акриловые герметики. Акриловые герметики — это безопасный и экологически чистый материал, который может существенно снизить уровень теплопотери в деревянных объектах.

Все процедуры, изложенные выше, проводятся в оптимальных климатических условиях. Уровень влажности не должен превышать 20%. Особо внимательно отнеситесь к процессу обработки сферических конструкций и объектов, расположенных в горизонтальном положении: лавочек, мостов, арок. Именно на них попадает большая часть ультрафиолетового излечения.

Производители средств для защиты дерева

На сегодняшний день рынок строительных материалов в лице производителей предлагает широкий ассортимент продукции для защиты древесины от пагубного воздействия внешней среды. Он охватывает более, чем сотню наименований. Давайте рассмотрим наиболее популярные из них.

Сенеж-препараты

Российская фирма, которая специализируется на реализации современных защитных средств, предлагает вашему вниманию растворы для защиты древесины сенеж. Здесь вы можете найти следующие линейки изделий:

жидкие составы, выполняющие декоративную функцию;
средства для обработки объектов в саунах и банях;
антисептические растворы для жилых сооружений;
изделия, с помощью которых дерево можно консервировать;
антисептики класса эконом;
биопирены.

Belinka

Belinka — это лидер в сфере изготовления мощных средств защиты деревянных поверхностей. Фирма начала свою деятельность в 1948 году на территории Словении. До сих пор она радует своих почитателей качественной и безопасной продукцией. Товары от производителя Belinka могут уберечь ваш дом от паразитов (бактерий, клопов, грызунов), влаги, огня, ультрафиолета и иного механического воздействия. Более того, с помощью них вы можете придать поверхности эстетичный и декоративный внешний вид.

Ассортимент Belinka включает:

Пропитки. Содержат в составе биоциды: Impregnant, Belbor fix и т.д.
Лазурные растворы. Обеспечивают защиту от негативных климатических условий. Представлены такими веществами, как Lasur, Interier, Exterier, Interier Sauna.

HORT

HORT представляет собой научное объединение, которое реализует безопасные антисептики и биопирены для деревянных покрытий. Начав свою работу в 1993 году, фирма завоевала уверенные позиции на рынке строительных услуг. Продукция HORT превосходит по качеству многие европейские бренды.

Рейтинг средств для защиты древесины

Рассмотрим ТОП средств для защиты древесины:

Biofa
Ace.
Aidol.
Alpina.
Aquawood Ligno+.
защита древесины diall.
Dufa.
Dulux.
Eurotex.
Johnestones.
Lignovit Protect.
Pinotex.
Polifarb.
Sadolin.
Select.
Teknos.
Tikkurila.
Woodworks.
Акватекс.
Баркис.
Биокс.
Биосепт.
Валтти.
Древесный лекарь.
Древотекс.
Затекс.
КСД-А.
Любимая дача.
Сотекс.
Текстурол.

Как выбрать средство для защиты дерева?

Современный ассортимент магазинов делает выбор защитных средств затруднительным. Чтобы не ошибиться и приобрести качественную продукцию, необходимо обратить внимание на производителя, а также изучить инструкцию к применению изделия. Если вы хотите защитить древесину в комплексе, проверьте, совместима ли продукция между собой. Оптимально купить составы, выпущенные одной компанией.

Факторы, которые необходимо учитывать при выборе защитного средства:

качество и надежность, а также срок его использования;
видоизменяет ли состав цвет дерева;
меняется ли его химический запах в процессе нанесения и сушки;
нужно ли покупать дополнительные инструменты для приготовления смеси;
уровень экологичности и стоимость изделия.

Если выбранное средство для защиты поверхности древесины отвечает перечисленным требованиям, а также имеет набор сопутствующих сертификатов качества, а покупатели отзываются о нем лишь в положительном ключе, его рекомендуется использовать.

термообработанная, террасная, половая, массивная, необработанная, из дуба, сосны, видео-инструкция по монтажу своими руками,

Практика проектирования и применения деревянных конструкций непрерывно прогрессируют. В результате качество и надежность этих конструкций повышаются, стоимость снижается, а влияние недостатков исключается.

Защита древесины от гниения — основная проблема прогресса деревянных конструкций. Гниение — это разрушение древесины грибами, для которых она служит питательной средой. Древесина может пострадать в лесу от лесных грибов и на складе — от складских. Для деревянных конструкций опаснее всего домовые грибы, поражающие их в процессе эксплуатации. Эти грибы (мерулиус, кониофора, нория и др.) покрывают древесину белыми, напоминающими вату, шнурами и пленками, с плотными плодовыми телами, она быстро становится бурой, рыхлой и покрывается трещинами.

Древесина может гнить только тогда, когда температура ее не ниже 5 и не выше 45, влажность не менее 20% и не более 80% и присутствует воздух. В холодное время года совершенно сухая или мокрая древесина, находящаяся в воде, не гниет. Защита древесины от гниения состоит в том, чтобы исключить хотя бы одно условие, необходимое для жизни опасных грибов, — избавить древесину от высокой влажности — самый верный и возможный путь защиты конструкции от гниения. Деревянные конструкции не следует применять во влажных помещениях, где используется вода и древесина всегда будет сырой. Лучше всего делать деревянные конструкции из древесины, высушенной в специальных сушилках при температуре до 130° С. При этом гибнут все находящиеся в ней споры опасных грибов.

Почему необходима обработка дерева

Древесина – один из лучших материалов, используемых на сегодняшний день в строительстве. Она обладает рядом важных достоинств: низкая теплопроводность, малый вес, прекрасные звукоизоляционные свойства. При этом древесина является еще и “дышащим” материалом. Поры вбирают в себя избыточную влагу из жилых помещений, а при необходимости – отдают. Благодаря этому в деревянных домах всегда наблюдается уютная и комфортная атмосфера.

К сожалению, древесина имеет и несколько недостатков. Один из них – подверженность гниению. Увы, если долгое время наблюдается повышенная влажность, это может привести к таким неприятным последствиям.

Впрочем, это касается не только деревянных домов, но и любых изделий из дерева, используемых вне помещений, – скамейки, заборы, срубы колодцев и прочих.

Сама по себе
гниль является следствием чрезмерной активности микроорганизмов, живущих в древесине. Происходит это чаще всего при совпадении нескольких факторов:

температура окружающего воздуха от 0 до +50 градусов по Цельсию;
влажность воздуха выше 80 %;
содержание влаги в древесине более 15 %.

Чаще всего гниению поддаются деревянные изделия, имеющие прямой контакт с почвой. Они вбирают в себя влагу, к тому же из почвы в их поры могут проникнуть вредные микроорганизмы. Легче всего это заметить, обратив внимание на ножки скамеек, стоящих прямо на земле, а также на нижний ряд бревен в деревянном доме.

Внимание! Лиственница не подвержена гниению благодаря высокой плотности, поэтому в старину ее использовали при укладке первого ряда бревен при возведении домов и бань.

Гниение значительно снижает привлекательность любых изделий из дерева. Но еще хуже, что из-за этого страдает прочность. Пораженная гнилью древесина становится рыхлой, легко вбирает влагу, что дополнительно ускоряет процесс. К счастью, своевременная обработка древесины от гниения способна обеспечить безопасность на многие годы.

Что из средств посильнее?

Для капитальной защиты древесины, от гниения древесины в грунте, есть зарекомендовавшее себя, своими качественными показателями, набором необходимых функций защиты, средство «NEOMID – 430 Eco». Данный препарат высоко оценивают строители деревянных коттеджей в Москве и Московской области. Мы знаем, что многие из них рекомендуют в сложных условиях строительства сруба деревянного дома выбрать и купить для применения именно это мощное протвогрибковое средство.

Антисептик с невымываемыми свойствами специально предназначен для защиты древесины, подвергающейся постоянному воздействию контакту с землей, атмосферных осадков и почвенных солей. Покрывать составом можно внешние стены из древесины, несущие деревянные конструкции балок, брусьев, перекрытий, лаг, оконных и дверных блоков, стропильных систем, оград, изгородей, заборов и элементов деревянных конструкций, подвергающихся тяжелым воздействиям атмосферной среды и низких погодных условий. По отзывам многих экспертов обеспечить защиту дерева (древесины) от гниения в земле на самом деле может только несколько сильнодействующих препаратов – составов против гниения древесины в земле. Одним из них является радикальная пропитка – антисептик для тяжелых условий эксплуатации древесины в земле и почве – невымываемый антисептик Неомид 430 эко!

Защита древесины химическими составами

На сегодняшний день применяются разнообразные средства для обработки древесины. Они имеют разную эффективность, способ нанесения и принцип действия. Наиболее распространены следующие варианты:

водоотталкивающие;
масляные жидкости;
водорастворимая пропитка;
смеси на летучей основе.

Расскажем о каждом из них подробнее.

Водоотталкивающая пропитка для дерева является наиболее эффективной от гниения и влаги. Она проникает в поры, постепенно вытесняя избыток воды и образуя надежный барьер – влага не попадет в древесину, а значит, не сможет стать причиной активного развития микроорганизмов. Именно ее рекомендуется использовать для обработки бань, подвалов, а также любых деревянных изделий, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности.

Масляные жидкости имеют совершенно иной принцип действия.
При нанесении на древесину они образуют тонкую маслянистую пленку. Она не дает дереву впитывать влагу.
Немаловажно, что ее сложно повредить или стереть – она обладает высокой прочностью и адгезией. Однако использовать ее следует с осторожностью. Ведь такой способ защиты подходит только для сухой древесины.

Если она содержит большое количество влаги, то масляная пленка не позволит ей испариться даже в жаркий солнечный день. А это зачастую приводит к ускорению процесса гниения.

К тому же на то, чтобы высохнуть, у нее уходит до 12 часов. Все это время нежелательно прикасаться к обработанной поверхности, чтобы не смазать масло.

Также рекомендуется закрыть всю поверхность от ветра и пыли – например, полиэтиленом. Многие специалисты отказываются от их использования по причине того, что обработанные масляной пропиткой изделия нельзя покрыть лаком или краской – они просто не смогут обеспечить хотя бы небольшую адгезию с поверхностью.

Водорастворимая пропитка для обработки деревянных конструкций не имеет ярко выраженного запаха и, что еще важнее, является совершенно безопасной. Однако ее эффективность сравнительно невысока. Удачный выбор для обработки внешних стен дома, расположенного в сухом климате. А вот для деревянных изделий, часто контактирующих с водой, эта пропитка не подойдет.

Смеси на летучей основе обычно сохнут довольно быстро. Но в их состав часто входят токсичные вещества, выделяемые на протяжении всего срока эксплуатации изделий. Поэтому использовать их желательно только вне помещений – на открытом воздухе опасные газы будут быстро выветриваться. Так что для обработки забора или скамейки эта пропитка станет лучшим выбором. Зато сруб бани пропитывать ею ни в коем случае нельзя. При высокой температуре испарение будет происходить быстрее, а в маленьком плохо проветриваемом помещении это может стать причиной отравления.

Подходить к выбору пропитки дерева от гниения и влаги следует очень осторожно, чтобы впоследствии не пожалеть о неудачном выборе.

№1. От чего и в каких случаях защищать древесину?

Средства защиты древесины направлены против разных негативных воздействий, и выбор зависит от того, в каких условиях будет эксплуатироваться материал. Главными врагами древесины считаются:

влага (туман, дождь, повышенная влажность в помещении). Дереву свойственна способность впитывать влагу и разбухать при ее повышенном содержании в окружающей среде и, наоборот, усыхать в засушливое время. Такие колебания в объеме приводят, как минимум, к трещинам, а при возведении здания из дерева вся конструкция может серьезно пострадать. Поэтому необходимо обрабатывать древесину средствами, которые уменьшают влагопоглощение, но не влияют на способность «дышать»;
плесень, грибок, мхи и насекомые часто поражают древесину при повышенной влажности и ограниченном доступе воздуха. Гниение, появления мха, распространение короедов, термитов, древоточцев и прочих вредителей влияет не только на внешний вид древесины, но и на ее структуру;
огонь. Древесина легко воспламеняется и быстро горит. Пока нет средств, которые бы на 100% защищали от огня, но есть вещества, которые воздействуют на структуру и увеличивают время невозгораемости;
УФ-лучи при длительном и интенсивном воздействии разрушают древесину, больше всего воздействуя на лигнин, вещество, которое обеспечивает жесткость и твердость.

Для повышения устойчивости ко всем этим факторам есть целый ряд специфических средств – комплексного состава пока не существует, поэтому если древесину необходимо защитить, например, и от влаги, и от огня, потребуется использование нескольких средств.

Защита древесины народными средствами

Впрочем, существуют и другие способы обработки древесины. Кроме сложных химических составов активно применяются и народные методы, некоторые из которых были известны нашим предкам столетия назад. О них также будет полезно рассказать подробнее.

Медный купорос

Данный метод защиты можно назвать одним из самых распространенных и бюджетных. При использовании медного купороса можно на многие годы исключить возможность гниения древесины. Проникая глубоко в поры материала, купорос смешивается с древесным соком, не позволяя влаге проникать в верхние слои.

Внимание! При обработке бревен особое внимание следует уделять торцам – через продольные волокна влага впитывается особенно легко и быстро.

Однако использовать его следует с осторожностью, в первую очередь из-за небезопасности купороса. При нагреве он испаряется, и в воздух попадают опасные для здоровья человека вещества.
Сам он также не является безопасным – при нанесении следует пользоваться перчатками, а также защитными очками, чтобы избежать ожогов.

Не забывайте и о том, что после нанесения медного купороса у древесины меняется оттенок.

Обжиг

На настоящий момент данный способ не входит в число популярных. А ведь он может похвастать таким достоинством, как абсолютная экологическая чистота. Не нужно выполнять химическую обработку древесины от грибка и плесени, снижая безопасность натуральной древесины.

Сам по себе метод очень прост. Бревно опрыскивается водой, после чего по поверхности проходят паяльной лампой или газовой горелкой. Обжигать следует равномерно, чтобы не допустить почернения дерева. Процесс продолжается до тех пор, пока бревно не станет равномерно коричневым. Избыток влаги испаряется, верхний слой материала становится более плотным и не будет вбирать в себя влагу. После такой обработки на поверхности древесины может появиться плесень или грибок (при использовании в условиях высокой влажности), но гнить она точно не будет. Подобной обработки хватит минимум на несколько лет – не меньше, чем при использовании специальных пропиток.

Минусом этого метода является сложность. Обработать небольшое изделие (например, садовую скамейку) можно довольно быстро, потратив не больше четверти часа. А вот чтобы качественно обжечь бревна для строительства дома, придется потратить не один день. К тому же бревна теряют привлекательность – натуральный желтый цвет сменяется коричневым, что наверняка не понравится владельцам дома.

Силикатный клей

Силикатный клей, также известный как жидкое стекло, может стать удачным выбором, если вы ломаете голову над вопросом, чем пропитать дерево, чтобы не гнило.
Он обеспечивает высокую эффективность – на поверхности древесины образуется высокопрочная гладкая пленка, не пропускающая влагу. Поэтому применять силикатный клей можно в местах с повышенной влажностью (подвал, сруб колодца).

Конечно, подходит этот способ только для хорошо просушенного материала. Немаловажно, что данная смесь является экологически чистой.

Но следует заранее учесть – после такой пропитки дерево нельзя покрасить или покрыть лаком. Любая краска будет скатываться с блестящей проклеенной поверхности.

Соль с борной кислотой

Еще один эффективный способ. Достаточно смешать соль, воду и борную кислоту – 50 граммов борной кислоты на 1 килограмм соли и 1 литр воды. Получившейся смесью нужно обработать поверхность 3–4 раза с интервалом в 2 часа. Этот состав является экологически чистым, но его эффективность сравнительно низка, поэтому он не нашел широкого применения.

Мнения специалистов о защите древесины от биологических агентов

Поможет защитить древесину от биологических агентов и различных насекомых Ярославский декоративный антисептик ПРЕМИА. Это средство обладает большим количеством положительных отзывов среди застройщиков и строителей. Предназначается он для обеспечения защиты древесины от атмосферных явлений и биологических заражений в течение 7 лет, а также для совершения декоративной отделки. Также он препятствует влиянию солнечных лучей на деревянный материал, задерживая ультрафиолет в наружном слое. Использовать декоративный антисептик ПРЕМИА можно как изнутри, так и снаружи помещения.

Обладает экологичным составом, с минимальным содержанием растворителей. В него средства входят высокоэффективные фунгициды, защищающие древесину от синевы, грибка, плесени, жуков-древоточцев. А также они способны устранять уже начавшееся поражение материала биологоческими агентами.

Данное средство способно улучшить и декоративные характеристики деревянного материала, придав ему после нанесения оттенок любой породы дерева, благодаря входящим в состав алкидному лаку и пигментам. Антисептик ПРЕМИА подчеркивает структуру древесины, однородно ее тонирует. Данный состав легко наносится, хорошо впитывается в структуру материала и быстро высыхает (по истечении 24 часов после нанесения). На поверхности деревянного материала после обработки образуется дышащее покрытие, через который можно увидеть рисунок уникальной структуры древесины.

Как выбрать средство для защиты древесины

Современный рынок предлагает множество специализированных препаратов. Поэтому ломать голову, чем защитить дерево от влаги и гниения, не приходится. Но нужно обратить внимание на несколько аспектов, чтобы выбрать подходящий вариант:

Токсичность. Для работы в помещениях следует использовать только экологически чистые смеси. Имеющие неприятный запах можно применять только на улице.
Надежность. Каждый препарат имеет определенный срок службы. Желательно, чтобы он был как можно больше – не придется каждые два–три года проделывать значительный объем работ, чтобы защитить дерево от гнили.
Особенности применения. Некоторые смеси можно наносить разными способами, в то время как другие – только кисточкой и вручную. Учтите это: обрабатывать стены двухэтажного деревянного дома, работая простой кистью, – довольно утомительное занятие.

Обращая внимание на эти критерии, вы наверняка без труда подберете подходящую защиту дерева для наружных работ.

Вред влаги для древесины

В природных условиях живое дерево имеет ряд защитных механизмов, предотвращающих негативное воздействие грибка, насекомых и грызунов. После спила древесина становится уязвимой. Происходит потеря плотности, разрушение структуры.

Основным врагом, ускоряющим эти процессы, является влага, создающая благоприятный микроклимат для развития грибка. Спровоцировать гнилостные процессы (плесень) могут следующие факторы:

конденсат в помещении;
повышенный уровень важности;
перепады температур;
промерзание;
контакт с землёй;
осадки.

Предотвратить порчу дерева можно путём проведения обработки его поверхностей. Делается это ещё на этапе хранения древесины или непосредственно во время строительства. В качестве рабочего раствора используют пропитки, обладающие антисептическими свойствами.

Нанесение защитного покрытия

Многие люди не хотят отдавать немалые деньги за услуги профессионалов, предпочитая узнать, как обработать дерево и самостоятельно выполнить всю работу. Ничего сложного здесь нет. Главное, четко следовать инструкции:

Тщательно очистить поверхность от старой краски, жира, грязи и пыли – можно использовать скребок или воду, подаваемую под напором.
Зачистить поверхность при помощи наждака или щетки.
Промыть поверхность, используя моющее средство.
Полностью просушить древесину.
Обработать всю поверхность деревянной конструкции – особое внимание нужно уделять поврежденным участкам, сучкам, а также торцам.
При необходимости повторить процедуру несколько раз (изучите инструкцию к препарату), давая предыдущему слою высохнуть от 2 до 24 часов.

Обзор основных вариантов

Мы расскажем о некоторых самых популярных и эффективных способах проведения работ, каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Поэтому выбирать конкретное решение в конечном итоге все равно придется вам.

Народные способы

Это самые простые варианты, которые, тем не менее, могут обеспечить достаточно качественную защиту, иногда они могут быть даже эффективнее чем специальные составы.

Расскажем о тех решениях, которые используются чаще всего:

В наше время очень широко распространен такой вариант как отработка машинного масла, тут процесс очень прост: берется масло, которое сливается с автомобиля при замене, и кисть, которой этот состав наносится на дерево. Конечно, внешний вид такой отделки не очень привлекателен, зато эффективность довольно высока. Главное – перед тем как обработать доски от плесени и грибка, нужно очистить их от грязи;

Обработка досок отработанным маслом имеет смысл там, где надежность важнее внешнего вида

Очень многие при рассмотрении вопроса, чем обработать доски от гниения, если они располагаются в земле, выбирают вариант с горячим битумом. Хотя этот способ сопряжен со сложностями, ведь нужно растапливать смолу и мазать ее на дерево, зато результат будет отличным – поверхность будет закрыта полностью, и влага просто не сможет проникнуть в нее. Более современным вариантом являются мастики для дерева, они дороже, но и надежность намного выше;

Чтобы не обжечься, нужно делать все аккуратно

Еще один вариант, чем обработать доски от плесени и грибка, это смесь прополиса и растительного масла. Состав приготавливается путем смешивания трех частей масла и одной части прополиса, полученный раствор наносится на поверхность при помощи губки, работу можно повторить несколько раз, чтобы обеспечить глубокое проникновение в материал. Плюсом этого решения является отличная защита от негативных воздействий, обработку нужно периодически повторять;
Пару десятков лет назад вопрос, чем обработать доску на улице, чаще всего решался с помощью медного купороса. Его можно купить в готовом виде или в порошке, который разбавляется водой самостоятельно. Нанесение очень простое – с помощью кисти, состав впитывается быстро и отлично защищает материал от самых разных воздействий;

Медный купорос – бюджетное, но очень качественное решение

Иногда на поверхности уже есть очаги плесени, а заменить поврежденные элементы нет возможности, в этом случае может помочь один из проверенных вариантов – использование жидкого стекла, которое можно приобрести в любом хозяйственном магазине. Этот состав отличается тем, что надежно закрывает поверхность от влаги и закупоривает все очаги плесени внутри, не давая ей распространяться дальше.

Жидкое стекло – мощный барьер для любых негативных воздействий

Готовые решения

В наше время на рынке представлено огромное количество разнообразных составов для защиты деревянных элементов, композиции могут быть предназначены для определенных целей, а могут быть универсальными, мы рекомендуем именно второй вариант. В таком случае вам не придется думать, чем обработать доски от короеда, после того как вы уже нанесли антисептик.

Относительно основных вариантов можно пояснить следующее:

Водорастворимые композиции – самый современный и безопасный вариант, который отличается весьма высоким уровнем безопасности, отсутствием неприятного запаха и хорошими эксплуатационными характеристиками. Они подходят для самых разных поверхностей, но нежелательны для элементов, которые подвергаются постоянному воздействию влаги;

Важно подобрать состав в соответствии с типом конструкции, так как есть варианты для наружных и внутренних работ

Композиции на органической основе отличаются тем, что не растворяются водой и создают на поверхности водонепроницаемый слой. Наносить их можно только на полностью сухой материал, основная сфера использования – наружные работы.

Теперь рассмотрим, как производится обработка досок антисептиком, процесс прост, тем не менее знать его основные особенности необходимо:

Поверхность должна быть очищена от грязи и пыли, также важно, чтобы древесина была сухой, поэтому для наружных работ подбирается период с устойчивой теплой погодой без осадков;
Инструкция, которая есть на упаковке с составом, обязательна к изучению перед началом работ. Из нее вы узнаете основные меры предосторожности при нанесении раствора, а также разберетесь во всех особенностях процесса, ведь иногда требуется разбавление композиции;
Если производится обработка половой доски или других элементов, из которых возводятся конструкции, то работа производится до монтажа, чтобы все поверхности были пропитаны;
Важно обеспечить качественное распределение состава по поверхности, поэтому рекомендуется использовать кисть, ворс которой проникнет во все неровности на древесине. Иногда имеет смысл применять методику окунания, когда доска опускается в емкость, так пропитка будет произведена еще качественнее.

Массивная доска дуб необработанный также нуждается в защите, хотя и этот материал намного устойчивее к негативным воздействиям, чем другие

Важно! Приобретайте только ту продукцию, которая имеет сертификаты качества и безопасности, так как на рынке часто встречаются подделки.

Основные средства борьбы с гнилью

Промышленность предлагает потребителям несколько разновидностей средств для борьбы с гнилью на древесине. Выбирая тот или иной вариант, учитывайте основной тип воздействия:

для защиты от дождей, снега, влаги из почвы беседок, пергол, веранд и террас лучше выбирать специальные лакокрасочные составы;
от появления конденсата и его разрушительного воздействия защитят паро- и гидроизолирующие мембраны и пленки. Вариант идеален для бань, ванных комнат, помещений с постоянной повышенной влажностью;
излишнюю влагу от любого источника поможет удалить качественная просушка, но без искусственного подогрева. Важно подчеркнуть, что эффект будет очень кратковременным.

Единственное преимущество — минимальные вложения денег;

однопроцентный раствор медного купороса, если не устранит полностью пятна гнили, то затормозит их развитие на несколько месяцев. Обрабатывать придется не реже одного раза в год.

Антисептики и лаки — основные средства борьбы с гнилью

Антисептики пригодны к использованию вне зависимости от причины появления плесени и грибка. Рекомендованы к использованию как на этапе строительства и проектирования, так и в процессе эксплуатации, когда грибок уже появился, и их нужно законсервировать.

Выбирая антисептик, важно учесть, для наружных или внутренних работ он предназначен. Дело не только в количестве рабочих компонентов, но и в токсичности состава.

Сергей Юрьевич

Строительство домов, пристроек, террас и веранд.

Задать вопрос

Лаки и краски. Не только защищают деревянные изделия от образования плесени, но и придают привлекательный внешний вид, подчеркивают структуру материала. Недостаток — высокая цена и длительное время обработки с учетом просушки и необходимости нанесения нескольких слоев.

Как и чем обрабатывать деревянные террасы: советы и примеры

Деревянная терраса смотрится роскошно, делает дом уютным, добавляет полезную площадь. Если правильно ухаживать за такой пристройкой, она прослужит и вам, и вашим детям, не теряя внешнего вида и прочности. Как содержать открытые деревянные террасы и какие составы идеально им подходят?

Натуральное дерево – материал долговечный и не слишком капризный. Если вы хотите в будущем меньше уделять времени уходу за террасой, начинайте с выбора древесины.

Как выбрать дерево для террасы?

Влажность

Продавцы редко могут ответить на вопрос, насколько влажная древесина и как она хранилась. Правильная влажность для строительства – 9–15 процентов. Если воды в материале больше, то, возможно, в жару или после высыхания купленная вами доска изменится в размерах (к примеру, доска в 150 мм уменьшится на 5 мм). В идеально подобранном полу или крыше могут появиться щели. Слишком сухая древесина тоже не подойдет, после дождя половицы расширятся, пол не будет пропускать воду; дерево начнет гнить, да и лужи посреди террасы тоже никому не нужны. Следовательно, покупая стройматериал для террасы, измерьте его влажность влагомером.

Влажность древесины определяют влагомером (гигрометром). Если вы строите террасу для собственного дома, не тратьте деньги на покупку прибора, возьмите его в аренду

Текстура

Строительные базы предлагают выбор между идеально гладкими (обработанными) досками и досками, которые сохранили естественную текстуру дерева. Интуитивно многие выбирают необработанные доски, ведь они сохраняют натуральный вид, стоят дешевле и выглядят стильно. Но давайте рассмотрим плюсы и минусы этих видов материала.

Гладкие доски

Такую древесину проще мыть, она быстрее высыхает. Кроме того, гладкие доски требуют более редкой обработки, поскольку не имеют промежутков и впадин, в которых может появиться плесень или мох.

Но она выглядит не такой красивой, по ней не так приятно ходить босиком и легко поскользнуться.

Доски с текстурой

Доска с естественной текстурой более комфортна для хождения босиком, на ней сложно поскользнуться, и она отлично смотрится.

Но на неровной поверхности чаще появляется плесень, она быстрее истирается, и средства для обработки нужно наносить тщательнее, из-за чего их расход увеличивается.

Теперь определимся со средствами для регулярной обработки древесины.

Зачем нужно масло?

Производители и технологи рекомендуют обновлять масляное покрытие на дереве не реже одного-двух раз в год. Наносят масло для сохранения долговечности и обновления внешнего вида древесины. Почему это необходимо?

Эстетика

Любая древесина со временем становится серой и блеклой. Это естественный процесс старения, который сложно остановить. Но иногда дерево, даже спустя много лет, выглядит как свежее, имеет коричневатый или желтоватый оттенок, мягкий блеск.

Чтобы дерево лучше выглядело, необходимо обрабатывать террасу раз в год. Как только древесина станет сереть, нужно обработать ее специальными средствами на основе щавелевой кислоты, например Osmo Holzentgrauer, чтобы очистить верхнюю часть и снять остатки предыдущих составов. После этого терраса будет выглядеть как новенькая.

Некоторые эксперты не рекомендуют применять щавелевую кислоту на большой площади, чтобы не разрушать структуру дерева и не уменьшать его прочность. Для удаления серого тона они предлагают наносить более темные тона масла.

Срок службы

Деревянная терраса из досок прослужит не более 20–25 лет, если ее ничем не обрабатывать. При правильном уходе можно продлить жизнь пристройке еще на 25–30 лет.

Для этого достаточно наносить масло один раз в 3–5 лет. Состав остается внутри древесины и не позволяет влаге впитываться. Это хорошо работает и на старой доске, которая ранее не обрабатывалась.

Масло не дает сильного блеска и не делает поверхность скользкой, работать с такими составами удобно и просто

Но от обработки маслом дерево не будет выглядеть хорошо, необходимо следить за чистотой поверхности, не допускать скопления влаги, защищать от плесени и грибка.

Когда наносить масло на древесину?

Древесина со временем меняет цвет, вымывается слой за слоем, и это создает неоднородный рисунок. Если сразу нанести на свежую древесину масло, то поверхность может пойти пятнами в первую же зиму или после долгого дождя. Это происходит из-за неравномерного высыхания доски. Кроме этого, многие породы дерева содержат компоненты, которые препятствуют проникновению масла, поэтому лучше дождаться, пока они испарятся.

Как правильно обработать деревянную террасу маслом?

Есть несколько способов:

Построить террасу и дать древесине «отстояться» два года. После этого нанести качественное масло. Перед обработкой можно снять верхний посеревший слой древесины.
Обработать доски с двух сторон маслом до постройки террасы. Масло в этом случае должно быть не плотное, хорошо распределяющееся. Через 30 минут после нанесения нужно убрать излишки сухой тканью. Впоследствии верхнюю часть досок обрабатывать каждый год. Идеальный выбор для регионов с повышенной влажностью или домов, стоящих возле водоема.
Покрыть маслом нижнюю часть досок перед установкой. Всю открытую древесину оставить необработанной на год, затем нанести масло с хорошей способностью к проникновению в древесину.

Для нанесения масла выбирайте не слишком солнечный день, без дождя или тумана, когда поверхность террасы одинаково сухая во всех точках. Лучше всего проводить обработку поздней весной, потому что несколько дней дереву нужно будет хорошо просохнуть и впитать состав.

Как наносить масло?

Внимательно прочитайте инструкцию, производитель учел все нюансы нанесения конкретного состава и дал подробные рекомендации. Затем опробуйте выбранное масло на небольшом кусочке древесины. Если через несколько часов вы увидите результат, который вас устраивает, то приступайте к обработке всей площади террасы.

Вот стандартные рекомендации для процесса обработки:

Выбирайте щетку по ширине одной доски, так будет удобнее контролировать процесс нанесения. Лучше использовать щетки с длинной ручкой, чтобы не наклоняться и не приседать в процессе.
В зависимости от основы выбранного масла и его способности к впитыванию, наносите его или средним слоем (водная основа), или максимально тонким (натуральные масла и основа на растворителях).
Не используйте цветные масла, отличающиеся по тону от основного цвета древесины, иначе получите эффект «грязного пола».

Для такой работы не требуется ползать на коленях или использовать специальную технику. Наносите масло обычным валиком или кистью на длинной ручке

Частая ошибка при нанесении составов – слишком толстый слой масла. Поэтому производители рекомендуют через 60 минут вытереть обработанные поверхности сухой тряпкой или мягкой щеткой. Если слой масла будет толстым, то состав останется на поверхности, со временем выветрится и на этом месте появится более темное пятно. Также может появиться пленка, которая повредится при механическом воздействии или смоется дождем, эта часть поверхности останется не защищенной и быстро изменит цвет и текстуру. Терраса будет выглядеть неаккуратно.

Какие масла представлены на рынке

На рынке огромный ассортимент масел для обработки древесины. Чаще всего они имеют определенный оттенок, который может изменить цвет древесины; также составы содержат УФ-фильтры, делающие материал более долговечным.

Иногда на банках с маслами указывают определенную породу дерева, например «Garapa Terrace Oil». Это не средство для определенной породы, а пояснение, какого цвета и текстуры можно добиться с помощью обработки. В данном случае, доски на вашей террасе будут похожи на экзотическую гарапу.

Сегодня активно рекламируют масла для обработки древесины с биоцидами. Это активные вещества, которые стоит использовать только при крайней необходимости. Если ваша терраса не находится под постоянным потоком воды, в доме нет жуков-короедов и плесени, то биоциды не нужны.

Как ухаживать за деревянными террасами, обработанными маслом?

Деревянную террасу обычно рекомендуют убирать с помощью моющего пылесоса высокого давления, но если дерево обработано маслом, то такой способ не подходит, вы можете повредить и дерево, и масляную пленку. Что же делать?

Способ	Средства, техника и материалы
Ручная обработка	Небольшие террасы можно мыть обычным способом, добавив в воду нейтральные очищающие средства без кислоты или щелочи
Машинная обработка	Для больших террас подходит специальная моющая техника, оборудованная вращающимися щетками. Недостаток: это дорогая техника и нужна она лишь для регулярной уборки большой площади
Обработка спецсредствами с кислотами	При обычной уборке не требуется серьезной химической обработки, но если вы увидели, что на дереве появились темные пятна или потертости, то используйте средства со щавелевой кислотой, например Osmo Degreaser. Состав отбелит дерево, но не повредит структуру. После использования кислот дерево нужно дополнительно обработать защитным маслом

Если вы решили самостоятельно построить деревянную террасу, лучше заранее запастись не только терпением, но и качественными составами для обработки дерева. Подойдите внимательно ко всем аспектам выбора материалов и средств по уходу, и терраса будет вас радовать не менее 50 лет.

термообработанная, террасная, половая, массивная, необработанная, из дуба, сосны, видео-инструкция по монтажу своими руками, как нанести отработанное масло, антисептик, фото и цена

Все фото из статьи

При всех своих неоспоримых достоинствах у древесины есть один существенный недостаток – слабая устойчивость к гниению и вредителям, особенно если условия эксплуатации не самые благоприятные. Конечно, есть некоторые породы, которые отличаются невосприимчивостью к влаге, но их немного, да и стоимость таких вариантов намного выше, поэтому обработка досок от гниения – вопрос актуальный и важный, и именно ему будет посвящена наша статья.

На фото: защита древесины – важный этап любого рабочего процесса с данным материалом

Какие факторы следует учитывать при выборе конкретного варианта

Если вы не знаете, каким способом обработать материал, то при определении решения нужно руководствоваться нескольким критериями:

Условия эксплуатации	Естественно, что все элементы, расположенные внутри зданий, подвергаются неблагоприятным воздействиям гораздо меньше, чем доска, применяемая в наружных конструкциях. Также следует учесть, что и внутри строений есть помещения с неблагоприятным микроклиматом (например, ванная и кухня), в которых также требуется дополнительная обработка
Состояние материала	Например, термообработанная террасная доска не нуждается в особой защите, а что касается обычных материалов, то без дополнительных работ они очень быстро придут в негодность, и восстановить их уже вряд ли удастся, придется менять поврежденные конструкции
Расположение узлов	Тут все просто: если доска видна, то чаще всего используется бесцветный состав или варианты, создающих привлекательное покрытие. Если же элементы будут скрыты или располагаться в грунте, то о внешней красоте речи не идет, самое главное – обеспечение надежности защиты и сохранение свойств состава после обработки на максимально длительный срок
Особенности ситуации	В этом пункте учитываются различные факторы: от финансовых возможностей, ведь цена составов зачастую немаленькая, а на большие конструкции нужны значительные объемы, также важен способ нанесения, ведь даже при проведении работ своими руками можно использовать кисть, валик или краскопульт

Важно! Если обработка элементов представляет сложности или невозможна, то лучше всего приобрести материал, который прошел специальные процессы в заводских условиях и имеет повышенную стойкость к неблагоприятным воздействиям.

Термообработанная доска сосна отлично подходит для применения в саунах, так как она не боится перепадов температур и влажности

Обзор основных вариантов

Народные способы

Расскажем о тех решениях, которые используются чаще всего:

В наше время очень широко распространен такой вариант как отработка машинного масла, тут процесс очень прост: берется масло, которое сливается с автомобиля при замене, и кисть, которой этот состав наносится на дерево. Конечно, внешний вид такой отделки не очень привлекателен, зато эффективность довольно высока. Главное – перед тем как обработать доски от плесени и грибка, нужно очистить их от грязи;

Обработка досок отработанным маслом имеет смысл там, где надежность важнее внешнего вида

Очень многие при рассмотрении вопроса, чем обработать доски от гниения, если они располагаются в земле, выбирают вариант с горячим битумом. Хотя этот способ сопряжен со сложностями, ведь нужно растапливать смолу и мазать ее на дерево, зато результат будет отличным – поверхность будет закрыта полностью, и влага просто не сможет проникнуть в нее. Более современным вариантом являются мастики для дерева, они дороже, но и надежность намного выше;

Чтобы не обжечься, нужно делать все аккуратно

Еще один вариант, чем обработать доски от плесени и грибка, это смесь прополиса и растительного масла. Состав приготавливается путем смешивания трех частей масла и одной части прополиса, полученный раствор наносится на поверхность при помощи губки, работу можно повторить несколько раз, чтобы обеспечить глубокое проникновение в материал. Плюсом этого решения является отличная защита от негативных воздействий, обработку нужно периодически повторять;
Пару десятков лет назад вопрос, чем обработать доску на улице, чаще всего решался с помощью медного купороса. Его можно купить в готовом виде или в порошке, который разбавляется водой самостоятельно. Нанесение очень простое – с помощью кисти, состав впитывается быстро и отлично защищает материал от самых разных воздействий;

Медный купорос – бюджетное, но очень качественное решение

Иногда на поверхности уже есть очаги плесени, а заменить поврежденные элементы нет возможности, в этом случае может помочь один из проверенных вариантов – использование жидкого стекла, которое можно приобрести в любом хозяйственном магазине. Этот состав отличается тем, что надежно закрывает поверхность от влаги и закупоривает все очаги плесени внутри, не давая ей распространяться дальше.

Жидкое стекло – мощный барьер для любых негативных воздействий

Готовые решения

Относительно основных вариантов можно пояснить следующее:

Водорастворимые композиции – самый современный и безопасный вариант, который отличается весьма высоким уровнем безопасности, отсутствием неприятного запаха и хорошими эксплуатационными характеристиками. Они подходят для самых разных поверхностей, но нежелательны для элементов, которые подвергаются постоянному воздействию влаги;

Композиции на органической основе отличаются тем, что не растворяются водой и создают на поверхности водонепроницаемый слой. Наносить их можно только на полностью сухой материал, основная сфера использования – наружные работы.

Поверхность должна быть очищена от грязи и пыли, также важно, чтобы древесина была сухой, поэтому для наружных работ подбирается период с устойчивой теплой погодой без осадков;
Инструкция, которая есть на упаковке с составом, обязательна к изучению перед началом работ. Из нее вы узнаете основные меры предосторожности при нанесении раствора, а также разберетесь во всех особенностях процесса, ведь иногда требуется разбавление композиции;
Если производится обработка половой доски или других элементов, из которых возводятся конструкции, то работа производится до монтажа, чтобы все поверхности были пропитаны;
Важно обеспечить качественное распределение состава по поверхности, поэтому рекомендуется использовать кисть, ворс которой проникнет во все неровности на древесине. Иногда имеет смысл применять методику окунания, когда доска опускается в емкость, так пропитка будет произведена еще качественнее.

Важно! Приобретайте только ту продукцию, которая имеет сертификаты качества и безопасности, так как на рынке часто встречаются подделки.

Вывод

Обработка доски позволит продлить срок ее службы чуть ли не в разы, поэтому не пренебрегайте этим процессом и проводите его регулярно. Видео в этой статье расскажет о некоторых важных нюансах более подробно и наглядно покажет их.

Чем обработать доски для грядок от гниения?: фото, отзывы, описание, характеристики.

В последнее время особую популярность приобрели насыпные грядки с деревянной обрешеткой. У таких конструкций имеется ряд преимуществ. Например, деревянный короб надежно защищает гряду от эрозии (вымывания почвы) — это особенно актуально на склонах. Такую конструкцию легко оснастить системой капельного полива. Значительно упрощается расчет и распределение удобрений и т. п. Насыпную грядку очень просто разместить на неплодородных участках, использовать в качестве элемента ландшафтного дизайна и пр.

Кроме преимуществ, грядкам в деревянном коробе присущ один недостаток — органический материал (доски) в условиях повышенной влажности подвержен гниению. Таким образом, возникает резонный вопрос: что же использовать для обработки досок во избежание их гниения?

Народные методы защиты дерева от гниения

Если бы стоял вопрос насчет обработки строительного материала, то тут существует множество вариантов, которые, к сожалению, не подходят для деревянной оснастки высоких грядок. Во-первых, защитный состав должен быть экологически безопасным, то есть не отравлять грунт и не вызывать аллергии.

Обработка битумом. Суть метода заключается в обмазке дерева расплавленным битумом. Защитное покрытие прослужит довольно долго. К недостаткам можно отнести трудоемкость и неэстетический вид досок, поэтому такую обработку целесообразно проводить для подземной части конструкции.
Защитное покрытие на основе воска, натурального масла и прополиса. Состав готовят из 3-х частей натурального масла, 2-х частей воска и 1 части прополиса. Такой способ обработки отличается высокой эффективностью, хотя ему присущ важный недостаток — высокая стоимость.

Защитное покрытие на основе цемента и жидкого стекла. «Жидкое стекло» (силикаты натрия или калия) используют в строительстве для придания водоотталкивающих свойств цементной штукатурке, например, для бассейна. «Жидкое стекло» довольно хорошо растворяется в воде, но после высыхания образуется нерастворимое соединение. Для приготовления состава необходимо взять цемент и «жидкое стекло» в пропорции 3:1, тщательно размешать в воде до получения смеси жидкой консистенции. Обрабатывать доску можно с помощью малярной кисти, или же использовать строительный краскопульт (распылитель). После обработки доски необходимо поставить вертикально для просушки (от 5-ти суток и более). Эффективность способа соизмерима с финансовыми затратами. Обработку можно проводить и без использования цемента.
Обработка клеем ПВА. Способ отличается высокой эффективностью и сравнительно малой стоимостью. После высыхания образуется стойкая, нерастворимая в воде прозрачная пленка. Полимеризация лучше проходит под воздействием ультрафиолета.
Обработка спиртовым раствором канифоли. Несмотря на сравнительно высокую стоимость, где основная доля финансовых затрат — приобретение спирта, способ заслуживает внимания. Спиртовой раствор канифоли (можно использовать живицу хвойных деревьев) обладает высокой адгезией (прилипающей способностью) и после высыхания образует крепкую защитную пленку, надежно предохраняющую древесину от гниения. Для приготовления необходимо добавить в спирт 1/3 части порошка канифоли и тщательно перемешать до растворения. Состав должен иметь консистенцию жидкого клея. В состав можно добавить немного скипидара (его запах отвадит кошек от грядок). Клеевой раствор наносят при помощи кисти. Через сутки доски можно использовать для обустройства грядок.

Использование купоросов для защиты дерева

В садоводстве широко применяются купоросы (медный и железный) — эти вещества с успехом используются для защиты дерева от гниения.

Пропитка дерева купоросами. Для обработки необходимо приготовить насыщенный раствор медного или железного купороса. Также придется из полиэтиленовой пленки соорудить «купель», в которую нужно будет уложить обрабатываемый материал и залить приготовленный раствор. Продолжительность обработки — 1−2 суток (или более). По окончании пропитки доски необходимо тщательно просушить. Обработанные купоросами, они прослужат длительное время, кроме того, ионы меди (если использовался сульфат меди) губительно воздействуют на патогенные почвенные микроорганизмы. Внимание! Медный купорос недопустимо заливать в алюминиевую тару и емкости из ржавого железа!

Финский метод защиты дерева от гниения

Состав для обработки: 10 литров воды, 1 часть поваренной соли, 2 части муки и по 4 части извести и сульфата железа (железный купорос). Вначале необходимо растворить все соли и тщательно размешать. Муку подмешивают небольшими порциями в нагретый раствор — должен получиться клейстер. На последнем этапе в клейстер подмешивают гашеную известь. Состав наносят на деревянные поверхности в теплом виде. Допускается использование медного купороса. Для приготовления состава вначале растворяют купорос, затем добавляют соль, а по окончании реакции (жидкость окрашивается в зеленый цвет из-за образования хлорида меди) вводят остальные компоненты. Внимание! Известь добавляют только в клейстер, но не в раствор солей, иначе произойдет химическая реакция с образованием нерастворимого осадка карбонатов.

Подготовка дерева и обработка поверхности

Доска, предназначенная для обработки, должна быть хорошо высушена. Сушку проводят в штабелях под навесами. Доски укладывают слоями, перемежая металлическими прутами, чтобы обеспечить приток воздуха.
Поверхность доски необходимо очисть от пыли и заусениц, в идеале — обработать рубанком.
Для эстетичности лицевую поверхность доски можно обжечь при помощи паяльной лампы или обработать морилками. Такая обработка уместна лишь в том случае, если предполагается использования прозрачного защитного слоя (купоросы, спирто-канифоль, силикаты, клей ПВА).

Защита и обработка поверхностей из террасной, палубной и половой доски

Испокон веков древесина используется в качестве отделочного материала при строительстве домов. Такая популярность вполне заслуженно обусловлена ее потребительскими свойствами – простотой и качеством обработки, привлекательным внешним видом, доступностью, ценой, а также экологической чистотой.

В современных условиях одной из наиболее значительных сфер применения деревянных отделочных материалов является устройство полов и покрытий. Причем, это в равной степени относится как к внутренним полам (доска пола), так и к устройству напольных покрытий на открытом воздухе (террасная и палубная доска).

Среди отрицательных качеств древесины можно отметить склонность многих пород древесины к порче насекомыми и гниению под воздействием влаги и температуры, а также легкая возгораемость деревянных материалов.

Защитные лакокрасочные материалы

Однако от перечисленных проблем можно легко избавиться при помощи обработки пиломатериалов современными лакокрасочными и защитными химическими составами.

Существует несколько видов лаков, каждый из которых имеет свои особенности. Дисперсионные лаки используются с дисперсионными грунтовками, а реактивные или лаки на растворителях — с грунтовками на растворителях. Лаки на водной основе являются экологически чистыми и имеют сегодня достаточно широкое распространение. Они не изменяют цвет древесины, сохраняя её натуральный вид. Для создания плёнки, устойчивой к химическим воздействиям применяются двухкомпонентные полиуретановые лаки. Лаки на растворителях позволяют пропитать доску пола на большую глубину. При этом цвет напольного покрытия сильно изменяется. Такой лак хорош для чувствительных пород древесины. Важно наносить его тонким слоем для обеспечения постоянного доступ кислорода и качественного высыхания.

Отделка половой доски

Для эксплуатации деревянных отделочных материалов внутри помещений характерны незначительные перепады влажности. В то же время доска пола должна иметь высокую стойкость к истиранию.

Для ее защиты внутри помещений используется нанесение лаков, красок и колерующих покрытий. Для достижения лучших результатов предварительно выполняется циклевка и шлифовка пола. Часто перед нанесением краски или лака на чистый пол наносится порозаполнитель, который обеспечивает дополнительную защиту и снижает расход лакокрасочной продукции.

При покрытии доски пола лаком создаётся своеобразный оптический эффект, придающий фактуре древесины объёмность. Использование лака создает не только характерный блеск, украшающий интерьер, но и защищает доску пола от проникновения влаги и механических повреждений, увеличивая тем самым срок ее эксплуатации. Лакирование рекомендуется наносить на пол в три слоя, предварительно обработав его грунтовкой.

Довольно большую историю имеет применение для защиты деревянных напольных покрытий воска, который повышает влагоотталкивающие свойства древесины и придает полу характерный блеск. Процесс покрытия пола воском с последующей полировкой очень долгий и трудоёмкий, но обеспечивает хороший результат. Поэтому, несмотря на трудоемкость, такой способ защиты применяется до сих пор наряду с использованием специальных лаков и масел. Особенно эффективно его применение в жилых помещениях с невысокой проходимостью. При этом деревянный пол приобретает матовый приглушенный оттенок. При ходьбе босиком по такому полу под ногами ощущается натуральная древесина.

Отделка террасной и палубной доски

Древесина, эксплуатируемая на открытом воздухе, нуждается в защите от таких природных воздействий:

перепад температур;
высокая влажность;
воздействие ультрафиолета.

Для наружной защиты террасной и палубной доски используются грунтовки, масла на льняной основе, эмульсии на основе пчелиного воска. Перечисленные средства обладают следующими свойствами:

Являются водоотталкивающими;
Не растрескиваются, не отслаиваются;
Образуют пленку, защищающую от плесени и грибка;
Защищают деревянное напольное покрытие от загрязнения.

Спутниковая передача, прием и бортовая обработка Сигнализация и коммутация

Бруно Перро

Аннотация

В этой главе объясняется технология, которая выполняет функцию бортовой обработки, а также исследуются новые и важные приложения, которые обеспечивают передачу полезной нагрузки на основе бортовой информации. методы обработки, могут эффективно поддерживать. Далее он оценивает плюсы и минусы, связанные с использованием этой технологии, с точки зрения производительности, сложности, надежности и стоимости.Спутниковые системы, предоставляющие фиксированные и мобильные услуги, эволюционируют от полезной нагрузки изогнутой трубы до все более и более совершенных спутников с все более и более широкими возможностями и «интеллектом». Таким образом, можно наблюдать развитие спутниковых возможностей, позволяющих выполнять все более и более функциональные возможности в космосе. Мы начали с так называемых неинтеллектуальных спутников или спутников с изогнутой трубой, а затем быстро перешли к более гибким спутниковым услугам многоточечного типа. Затем последовал переход к более совершенным спутникам с бортовой коммутацией, а совсем недавно были внесены конструктивные новшества, призванные привнести в космос истинный «интеллект».Это проявилось в переходе к спутникам с высоким потенциалом и все более «интеллектуальными формами» бортовой обработки данных (OBP).

Эта эволюция включает переход от более эффективного переключения луча к фактической обработке сигналов для усиления сигнала и устранения ослабления, влияющего на восходящую линию связи, и, таким образом, частичного преодоления ослабления в дожде. Добавление к спутнику так называемых интеллектуальных функций, которые когда-то были только в наземных системах сигнализации и коммутации, позволяет спутникам стать более эффективными и универсальными.

В частности, этот переход позволит разработать и развернуть:

Многолучевые ретрансляционные спутники с коммутацией РЧ-ПЧ (то есть способность обеспечивать эффективное «переключение лучей» между лучами спутников). Это позволяет спутникам обеспечивать физическую транспортировку. Сетевые службы уровня, которые когда-то были ограничены передовыми наземными сетями.
И в конечном итоге произойдет эволюция к усовершенствованной коммутации пакетов (режим асинхронной передачи с коммутацией данных (услуги, подобные ATM или ATM)).Это позволит использовать бортовые обрабатываемые многолучевые спутниковые системы, которые будут предоставлять особый и расширенный набор услуг сетевого уровня.

Ключевые слова

Переключение режима асинхронной передачи (ATM) Обработка основной полосы Спутники с изогнутыми трубами Частота битовых ошибок Интеллектуальный спутник Промежуточная частота (IF) Многолучевые антенны Бортовая обработка (OBP) Радиочастота Твердотельные усилители (SSA) Лампа бегущей волны усилитель (TWTA)

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Информация об авторских правах

Авторы и аффилированные лица

Обработка на борту для спутников SAR

Обзор

Бортовая обработка данных для спутников SAR является растущей областью исследований из-за растущего спроса на земные приложения для данных радаров с синтезированной апертурой (SAR).
Объем данных, производимых датчиком SAR, препятствует передаче данных в реальном времени на землю из-за ограничений скорости нисходящего канала, что требует большого объема бортовой памяти.Для улучшения этой ситуации было предложено несколько высокоуровневых решений:

Используйте специализированные встроенные алгоритмы сжатия.
Используйте встроенный искусственный интеллект (AI) для фильтрации нерелевантных или некачественных данных и отправки только подмножества данных.

Эти два решения имеют серьезный недостаток, заключающийся в необходимости значительной мощности бортового компьютера, и, следовательно, могут снизить общую мощность спутника.

Подходы к обработке данных SAR

Было изучено несколько решений обработки данных для обработки данных в космосе и, в частности, для обработки данных РСА:

Использование ПЛИС, т.е.е., программируемое оборудование может снизить энергопотребление и увеличить обработку данных, однако высокая сложность программирования является основным недостатком ПЛИС.
, вероятно, являются самыми быстрыми процессорами обработки данных на сегодняшний день. Однако большое энергопотребление, тепловая нагрузка и узкие места в производительности при передаче данных в память графического процессора снижают их привлекательность для космических приложений.
Программные решения в главном компьютере являются наиболее привлекательными решениями благодаря простоте программирования и относительно хорошей производительности.Однако потребление энергии велико, а производительность обработки данных часто недостаточна.

Решение Klepsydra: больше обработки данных при меньшем энергопотреблении

На Рисунке 1 показано сравнение этих решений для обработки данных. Эти решения без сопутствующей высокопроизводительной обработки данных не могут удовлетворить потребности в энергопотреблении и / или обработке данных.
Klepsydra разработала передовую программную среду для приложений периферийных вычислений, обеспечивающую лучшую в своем классе производительность обработки данных при значительном сокращении задержки и энергопотребления. Это программное обеспечение можно использовать отдельно или в сочетании с FPGA. В любом случае Klepsydra превосходит стандартные решения по обработке данных для спутников SAR.

Рисунок 1 . Сравнение подходов к обработке данных

Автономное бортовое программное обеспечение для обработки данных и калибровки приборов для поляриметрического и гелиосейсмического имидж-сканера на борту миссии Solar Orbiter

1. Введение

Сегодняшние космические миссии становятся все более амбициозными и сложными, а также современными -Художественные приборы, которые они носят, могут производить огромные объемы данных.Это особенно верно для инструментов дистанционного зондирования, которые часто производят многомерные информационные продукты с высоким разрешением. В дополнение к этому, требуемая точность и орбиты с сильно изменяющейся средой часто требуют, чтобы данные калибровки также были получены на борту. Однако все необработанные наблюдаемые и калибровочные данные часто не могут быть переданы на землю из-за небольшого количества телеметрии, особенно в случае полетов в дальний космос. Однако их можно обрабатывать на борту, чтобы получить откалиброванные, готовые к науке данные, которые будут более компактными, что повысит научную отдачу от миссии.Эта обработка часто требует высокой степени автономности из-за ограниченной телеметрии и телеуправления, что иногда также сопровождается длительным временем обработки.

Solar Orbiter ¹ (SO) — миссия для гелиологии. Он будет следовать по уникальным, высокоэллиптическим орбитам вокруг Солнца с максимальным приближением на 0,28 астрономических единиц и будет выходить из плоскости эклиптики во время своего существования, чтобы достичь наклона 33 ° (включая расширенную фазу полета). Это обеспечивает вид на полярные области Солнца.Для достижения научных целей на космическом корабле будет установлен комплект из четырех приборов на месте, и шести приборов дистанционного зондирования.

Поляриметрический и гелиосейсмический формирователь изображений ² (SO / PHI) является частью пакета дистанционного зондирования. Это спектрополяриметр, отображающий фотосферу Солнца в свете чувствительной линии поглощения Fe I 617,3 нм, полученной при помощи Зеемана. Он позволяет получать изображения Солнца в четырех состояниях поляризации света на шести различных длинах волн. Благодаря эффектам Зеемана и Доплера эти наблюдаемые несут информацию о векторе магнитного поля и скоростях потока в области формирования спектральной линии в солнечной атмосфере.Посредством обращения уравнения переноса излучения (RTE) можно определить вектор магнитного поля и скорость луча зрения (LOS). ³

SO / PHI — это первый спектрополяриметр для формирования изображений, который будет летать в дальний космос, сталкиваясь с беспрецедентными проблемами. Он имеет чрезвычайно низкий объем гарантированной телеметрии, он будет видеть сильно изменяющуюся среду (особенно большие изменения температуры и излучения) и испытывать длительное время выполнения команд и ответов. Чтобы справиться с этими ограничениями, беспрецедентными для этого типа приборов, SO / PHI реализует автономную бортовую обработку данных и автономную бортовую калибровку прибора. Бортовая обработка данных состоит из предварительной обработки данных, т. Е. Удаления инструментальных эффектов и инверсии RTE (⁴ ^— ⁶). Калибровка бортового прибора включает в себя как характеристику прибора (т.е. вычисление плоского и темного поля), так и определение оптимальных рабочих параметров (например, времени интегрирования).

В области бортовой обработки данных мы чаще всего находим случаи для характеристики данных: данные сортируются по разным категориям или идентифицируют особенности, такие как лед или облака.⁷ ^— ⁹ В этих случаях необходимая точность определяется используемыми алгоритмами без цели получения данных для дальнейшего научного анализа, что создает другой набор проблем. Прецедентов бортового научного анализа данных немного. Модуль «Трехмерный плазменный прибор» для активных исследователей магнитосферных индикаторов частиц и экспериментальный комплекс Giotto RPA три десятилетия назад вычислили моменты функции распределения и рассчитали распределение углов тангажа на борту, чтобы минимизировать телеметрию. ¹⁰ Сокращение производилось в реальном времени для обоих этих инструментов с серьезными ограничениями ресурсов по сравнению с сегодняшним состоянием техники, поэтому усилия были в основном сосредоточены на соблюдении требований по времени. Анализатор солнечного ветра на борту SO рассчитывает моменты функций распределения скорости частиц на борту с помощью справочных таблиц и реализует интеллектуальную систему управления телеметрией, чтобы соответствовать ограничениям, установленным миссией. ¹¹ Еще один прибор, более сопоставимый с SO / PHI, также реализующий бортовую обработку данных, — это доплеровский сканер Майкельсона на борту солнечной и гелиосферной обсерватории.¹² Из-за ограничений телеметрии он выполняет некоторые начальные шаги сокращения данных до передачи данных по нисходящей линии связи. Он использует арифметические операции и справочные таблицы для вычисления части наблюдаемых, что дополняется дополнительной обработкой и калибровкой на земле. Инструментальные эффекты полностью определяются на земле и загружаются в инструмент для использования при обработке данных.

Типичная калибровка спектрополяриметра изображения ¹³ ^— ¹⁵ основана на обширных наземных измерениях.Однако ожидается, что точные параметры калибровки (например, таблицы коэффициентов усиления, уровни темнового тока и инструментальные параметры поляризации) изменятся в течение срока службы большинства приборов, поэтому данные калибровки собираются регулярно. Затем калибровочные изображения анализируются и обрабатываются учеными, работающими с прибором на земле. Высокоэллиптические орбиты миссии SO вносят изменения в некоторые инструментальные свойства из-за их температурной зависимости (особенно сильной для темных и плоских полей) и создают проблемы из-за изменения доплеровского сдвига и масштабов изображения.Эти динамические изменения делают наземные измерения недостаточными и требуют, чтобы SO / PHI собирала данные калибровки с орбиты как можно ближе к условиям наблюдений. Чтобы избежать загрузки этих данных, SO / PHI обрабатывает их автономно на борту.

Программное обеспечение SO / PHI для обработки данных является первым во многих аспектах. Он реализует полную автономную бортовую обработку спектрополяриметрических данных о Солнце, от характеристики прибора до расчета конечных продуктов научных данных с использованием инверсии RTE.Эти шаги распределяют свои вычисления между аппаратным и программным обеспечением и легко интегрируются в программную структуру, которая работает на блоке обработки данных SO / PHI (DPU) с ограниченными вычислительными ресурсами. Поскольку цель системы — уменьшить объем данных и повысить отдачу от научных исследований, промежуточные информационные продукты в номинальных операциях будут недоступны. Следовательно, надежность программного обеспечения важна.

2. Инструмент SO / PHI

Чтобы предоставить обзор инструмента SO / PHI, мы описываем его принцип работы, доступное оборудование для обработки данных и концепцию его работы.

2.1.

Принцип работы прибора

SO / PHI отображает Солнце с помощью двух разных оптических путей. ¹⁶ Один из путей отображает полный солнечный диск в любой точке на орбите, называемый полнодисковым телескопом [с полем зрения 2 ° (FOV)], а другой собирает данные с высоким пространственным разрешением, называемым высоким телескоп с разрешением (HRT, с углом обзора 0,28 °). ¹⁷ Оптический тракт HRT дополнительно оснащен системой стабилизации изображения, состоящей из камеры слежения за корреляцией и наклонного зеркала.Каждый оптический тракт имеет свой модуль модуляции поляризации, содержащий нематические жидкие кристаллы с регулируемыми замедлителями и линейный поляризатор для преобразования сигналов поляризации в уровни интенсивности. ¹⁸ Оба пути сканируют фотосферную линию через общую узкополосную перестраиваемую систему фильтров. ² ^, ¹⁹ Наконец, они приводят к сборке общей фокальной плоскости (FPA), где изображения записываются на 2048 × 2048 пикселей с помощью специально созданного датчика активных пикселей (также называемого датчиком CMOS). Оба отверстия проходят через тепловой экран космического корабля и защищены входным окном для отвода тепла, которое отфильтровывает все спектральные компоненты солнечного света за пределами 30-нм полосы пропускания вокруг наблюдаемой линии поглощения.

Набор научных данных, записанный SO / PHI, можно описать следующим уравнением:

Ур. (1)

Imobs. (Λ, x, y) = [[c∑p = 14Mmp (λ, x, y) Sp (λ, x, y)] * Am (λ, x, y)] Imflat (λ , x, y) + Idark (x, y), где «*» обозначает свертку. Индексы m и p проходят по четырем состояниям поляриметрической модуляции, λ обозначает длину волны, а x и y — пространственные координаты изображения в пикселях.Иобс. — это записанный набор данных, четырехэлементный вектор изображений на шести различных длинах волн, а S — четырехэлементный вектор (вектор Стокса), который описывает поляриметрическое состояние падающего солнечного света ²⁰ и который может быть выражен как S (λ, x, y) = [I (λ, x, y) Q (λ, x, y) U (λ, x, y) V (λ, x, y)].

M — это матрица поляриметрической модуляции, матрица изображений 4 × 4, описывающая, как прибор преобразует степени поляризации падающего солнечного света в практически измеримые уровни (интенсивности) света для каждого пикселя своего FOV, A — оптические аберрации, вносимые SO / PHI. , Iflat — плоские поля (таблицы усиления) телескопа, зависящие как от длины волны, так и от состояния поляризации, c — постоянный коэффициент усиления, который преобразует пиксели из числа фотонов, накопленных на детекторе, в цифровые числа (DN-s), и Идарк — это темное поле сенсора в DN-s, одинаковое для всех длин волн и состояний поляризации.Подробнее о солнечной спектрополяриметрии см. 3.

2.2.

Аппаратное обеспечение обработки данных

Вся обработка данных в SO / PHI осуществляется в DPU, ²¹ ^— ²³ см. Рис. 1. DPU интегрирует микропроцессор Leon-3FT внутри GR712RC в качестве центрального процессора ( CPU), который представляет собой радиационно-стойкий процессор от Gaisler, программируемую вентильную матрицу Microsemi RTAX (FPGA) и две статические FPGA Xilinx Virtex-4 на основе произвольной памяти, взаимодействующие через SoCWire ²⁴ ^, ^{25 Сеть}.Микропроцессор обозначен как системный контроллер, на котором запущена операционная система Real-Time Executive for Multiprocessor Systems ²⁶ версии 4. 10, обеспечивающая связь с космическим кораблем, управление обработкой изображений и передачей памяти. Microsemi FPGA защищена от излучения и выполняет основные функции прибора (например, интерфейсы связи). Он также действует как системный супервизор для конфигурации реконфигурируемых ПЛИС Xilinx Virtex-4 (RFPGA), которые динамически реконфигурируются во время обработки.RFPGA используются для обработки, сжатия, накопления данных и стабилизации изображения с разделением времени, что позволяет экономить объем, массу и энергию.

Рис. 1

Обработка данных SO / PHI выполняется на оборудовании DPU. Он работает распределенно между микропроцессором Leon-3FT и двумя ПЛИС Xilinx Virtex-4. Этим процессорам помогают запоминающие устройства разной мощности. Для длительного хранения данных доступна энергонезависимая память большой емкости.

Бюджет памяти DPU состоит из памяти, помогающей обработке, и энергонезависимой памяти, облегчающей хранение.К системному контроллеру подключено 256 МБ памяти, из которых 128 МБ доступны для обработки изображений. Быстрая синхронная динамическая память с произвольным доступом (SDRAM) объемом 1 ГиБ поддерживает RFPGA, предназначенную для предварительной обработки данных. Энергонезависимое хранилище данных изображений NAND-Flash объемом 512 ГиБ доступно для хранения необработанных изображений, ожидающих обработки, и конечных продуктов, ожидающих последних шагов, выполняемых прибором: сжатие, упаковка пакетов телеметрии и передача на платформу космического корабля. .

2.3.

Instrument Operations

SO реализует стратегию управления в автономном режиме. Эта стратегия ставит схему команд и установление окончательных параметров команд перед операциями. Они определяются в итеративном процессе во временные рамки от семи месяцев до одной недели до их выполнения. Обычно SO / PHI собирает данные в течение трех окон наблюдений на одной орбите, каждое из которых длится 10 дней. Эти окна расположены в особых точках, представляющих интерес: максимальное приближение, максимальная и минимальная солнечная широта. Существует кампания калибровки, связанная с каждым окном наблюдения, и специальная кампания по обработке данных, которая проводится после наблюдений и может длиться до конца орбиты. Операционные ограничения космического корабля требуют, чтобы SO / PHI предвидела его мощность, производимые телеметрические данные, электромагнитную совместимость и бюджет времени для всех своих операций. Следовательно, все операции планируются и управляются с земли без принятия автономных решений относительно этапов обработки.

3. Требования к системе обработки данных

Система обработки данных SO / PHI должна выполнять три различных функции: обрабатывать необработанные научные наблюдаемые, вычислять данные калибровки из специальных наблюдений и определять оптимальные рабочие параметры для наблюдений.

Типичный конвейер обработки научных данных для спектрополяриметра состоит из предварительной обработки, инверсии RTE и сжатия (см. Рис. 2). Основная цель предварительной обработки — удалить инструментальные эффекты, которые появляются на записанных изображениях [см. (1)]. Для достижения этого в простейшем случае применяются следующие уравнения:

Ур. (2)

Imcorr. (Λ, x, y) = [Imobs. (Λ, x, y) −Idark (x, y)] / Iflat (x, y),

Eq. (3)

Sp (λ, x, y) = ∑m = 14Dpm (x, y) Imcorr. (Λ, x, y), где D — матрица демодуляции, выраженная как

Eq. (4)

D (λ, x, y) = M (λ, x, y) −1.

Рис. 2

Бортовая обработка научных данных SO / PHI соответствует типичной наземной обработке, используемой для спектрополяриметров. Он состоит из обязательных (основной, заштрихован зеленым на рисунке) и дополнительных шагов (заштрихован светло-серым).Некоторые из дополнительных шагов будут использоваться в конкретных научных случаях, другие мы решаем во время ввода прибора в эксплуатацию, необходимы ли они.

Во время предварительной обработки мы считаем, что термин A (оптические аберрации) пренебрежимо мал, а зависимость D от λ и зависимость Iflat от λ и p [см. (1)]. Однако конвейер должен иметь возможность исправлять изображения без упрощений, если это будет необходимо в будущем. Это подразумевает добавление ряда дополнительных шагов.Кроме того, мы знаем на основе опыта, что D обычно немного отклоняется от реального поляриметрического поведения прибора. Следовательно, применяются дополнительные исправления для удаления так называемых перекрестных помех ³ (линейные зависимости между изображениями Стокса). Кроме того, мы можем объединить или обрезать наборы данных, чтобы отбросить неиспользуемый FOV (например, полный образ диска, не заполняющий весь детектор) и сбалансировать возможности нисходящего канала с требованиями различных научных случаев.

Реализованный метод инверсии RTE основан на приближении Милна – Эддингтона.²⁷ Это итерационный процесс, работающий со всеми 24 изображениями одновременно, пиксель за пикселем. Мы сокращаем время его выполнения, оценивая начальные условия инверсии посредством численных расчетов, называемых классическими оценками. ²⁰ ^, ²⁸ ^, ²⁹ Последним этапом является сжатие полученных изображений с помощью алгоритма CCSDS 122. 0-B-1 Консультативного комитета по системам космических данных (CCSDS), которое выполняется только перед скачать.³⁰ Это сжатие применяется только к изображениям, сжатие метаданных возможно с помощью алгоритма дефлятирования Zlib ³¹ для уже подготовленных пакетов телеметрии. Сохранение промежуточных продуктов данных должно быть возможным на определенных этапах обработки. Предполагается, что это будет широко использоваться на этапе ввода прибора в эксплуатацию, чтобы помочь поиску ошибок, и это добавляет возможности для расширения и модификации обработки для определенных научных случаев (например, усреднение по времени предварительно обработанных наборов данных перед инверсией RTE ).

Определение характеристик бортового прибора включает специальные наблюдения, на основании которых мы получаем характеристики прибора. Некоторые из этих характеристик (например, темное поле) регулярно вычисляются и определяются на борту, в то время как другие, как ожидается, будут более спорадически рассчитываться на земле и загружаться в прибор (например, функция рассеяния оптической точки). Бортовой процесс характеристики не позволяет ученым взаимодействовать с собранными данными, поэтому он должен быть автономным.

Расчет рабочих параметров требует немедленной обработки данных после наблюдений почти в реальном времени. Это необходимо для расчета начальной точки для второй итерации, уточняющей результаты. Все они требуют расчета квалифицирующих параметров изображения (например, контрастности) для серии изображений, а методы имеют разную сложность.

Пользователи системы могут быть разделены на две категории: ученые, которые описывают выполняемые функции (например,g., определяя, что должно быть сделано с научными данными перед инверсией) и ученых, управляющих прибором (например, определяя, какой конвейер должен выполняться на каком наборе данных и его параметрах). Чтобы избежать ошибок пользователя и оптимизировать встроенные обновления программного обеспечения, требуется хорошо структурированное и простое определение функций обработки. Основные цели — описание функций легко модифицируемым образом, уменьшение дублирования кода и создание стандартных проверок ошибок.

Вычислительная потребность выполняемых функций высока из-за большого количества функций обработки изображений, которые они содержат.Мы сокращаем время выполнения, выполняя функции обработки изображений в RFPGA. Однако также требуется резервное решение для участка предварительной обработки конвейера, реализованное в программном обеспечении, за исключением инверсии RTE и сжатия CCSDS 122.0-B-1 (получение физических параметров в резервном решении было бы возможно с классическими оценками). Решение для резервного копирования со значительно сокращенным временем внедрения помогает при разработке и тестировании программного обеспечения и повышает отказоустойчивость прибора за счет возможности перенять эти функции при необходимости.

Числовое представление данных было выбрано в качестве формата с фиксированной точкой во время обработки, где это возможно. Хотя формат с фиксированной точкой экономит ресурсы RFPGA, он сопряжен со значительными накладными расходами: все данные должны масштабироваться во время операций обработки, чтобы избежать потери точности десятичных чисел.

Должен быть создан журнал метаданных, связанный с каждым набором данных, в котором в полной целостности записываются шаги, выполненные с набором данных. Это необходимо как для научных целей, так и для предоставления возможности поиска ошибок и улучшения алгоритмов.

4. Внедрение системы обработки данных

Чтобы представить реализованную систему, мы покажем ее высокоуровневую структуру и то, как строится конвейер в заданном кадре (разделы 4.1 и 4.2). Позже мы опишем масштабирование данных, необходимое для достижения требуемой научной точности с представлением с фиксированной точкой в разд. 4.3. Затем мы покажем реализованную обработку ошибок (раздел 4.4) и, наконец, опишем систему регистрации метаданных (раздел 4.5).

4.1.

Архитектура программного обеспечения

Программное обеспечение обработки данных организовано на трех уровнях, см. Рис. 3. Самый нижний уровень (примитивы) реализует функции обработки изображения, например, добавление изображений или преобразование Фурье изображения. Они реализованы как функциональные возможности RFPGA ³² и как программные функции, выполняемые микропроцессором системного контроллера. Из-за большого количества функций одной конфигурации RFPGA недостаточно, поэтому RFPGA реконфигурируется по запросу во время обработки.Необходимость перенастройки определяется встроенным программным обеспечением при вызове функции, которая недоступна в загруженной в данный момент конфигурации.

Рис. 3

Программное обеспечение для обработки данных организовано на трех уровнях. Эта организация облегчает сокрытие информации и снятие ответственности с разработчика приложения (дескриптор задачи).

Второй уровень абстракции (операции) скрывает детали оборудования от приложения и реализует другие функции нижнего уровня.Он интегрирует примитивы в операции обработки изображений, скрывая детали оборудования. Операции обработки изображений записывают метаданные непосредственно с этого уровня, чтобы улучшить полноту сбора метаданных, сняв полную ответственность с разработчика приложения. Этот уровень также предоставляет функции для передачи данных между различными запоминающими устройствами, а также функции для записи и хранения метаданных.

На прикладном уровне функции обработки описываются с помощью пользовательских программ (UDP).UDP — это особая категория приложений, которые не компилируются во встроенное программное обеспечение, а обрабатываются диспетчером UDP. Следовательно, загрузка нового UDP не требует полного обмена встроенным программным обеспечением (встроенное программное обеспечение возможно через обмены UDP, полный обмен встроенным программным обеспечением или обмен конфигурациями FPGA). На прикладном уровне дополнительно регистрируются метаданные, содержащие информацию, известную только на более высоких уровнях (например, выполняемое разделение изображений является частью плоского поля набора данных с заданным идентификатором).

Мы используем три разных языка в архитектуре. На уровне примитивов прошивка RFPGA описана на языке описания аппаратного обеспечения высокоскоростных интегральных схем. Соответствующее программное обеспечение функционирует на том же уровне, а уровень операций написан на C. Уровень приложений написан на встроенном командном языке (OCL), ³³, языке программирования высокого уровня на основе C, реализованном для космических приборов.

4.2.

Строительство трубопроводов

Для унификации подхода к обработке данных все три его функции (обработка научных наблюдений, расчет данных калибровки и определение рабочих параметров) реализованы в виде конвейеров.Мы расширяем определение конвейера до серии изменений, внесенных в цель (набор данных, количество наборов данных или подмножество набора данных), что приводит либо к параметрам, либо к новому набору данных и связанным с ними метаданным. . Наблюдаемые наборы данных доступны в энергонезависимом хранилище данных. Наборы данных идентифицируются идентификатором набора данных, и с каждым из них связан файл метаданных. Они могут содержать несколько изображений, например, с разными длинами волн и состояниями поляризации в случае научного наблюдения или с разными положениями фокуса в случае фокусирующего наблюдения. Конвейеры реализованы на прикладном уровне и поэтому написаны в форме UDP. Блочный подход адаптирован в своем определении для достижения требуемой гибкости.

Блок конвейера определяется как блок, который выполняет ряд функций над своими входными данными, формируя логический блок и записывает выделенные метаданные. Уровень абстракции блока определяется от случая к случаю. Что касается фиг. 2, некоторые блоки определены как гораздо меньшие функциональные возможности, которые выполняются чаще, например.g., хранить данные в энергонезависимой памяти и могут быть добавлены в любом месте конвейера. В других случаях некоторые из отдельных блоков объединяются, например, все операции с пространством Фурье выполняются в одном блоке, чтобы избежать множественных преобразований Фурье набора данных. Для поддержки их комбинации несколькими способами определен унифицированный блочный интерфейс. В конвейере блоки имеют общую цель: набор данных или часть набора данных, загружаемых в память обработки. При необходимости блок может загружать дополнительные данные для этапа обработки (например,g., матрица демодуляции), которая не записывается обратно в энергонезависимую память и не передается в другие блоки. Поэтому все внесенные в него изменения теряются после блока. Из-за возможности различной комбинации блоков необходимо определить историю набора данных внутри каждого блока, для которого интерфейс осуществляется через файл метаданных (например, если мы обрезали наш набор данных на первом этапе, нам также потребуется чтобы обрезать наше темное поле до той же области детектора).

Все конвейеры построены путем объединения блоков конвейера в последовательность обработки.Они выполняют блоки последовательно, т.е. переход к новому блоку возможен только после завершения предыдущего блока. Каждый конвейер также записывает специфические для него метаданные и, наконец, сохраняет файл метаданных в энергонезависимой памяти. Способ построения конвейеров также зависит от их потребностей в памяти и доступной памяти на двух разных платформах, на которых мы их запускаем (RFPGA или только системный контроллер). В некоторых случаях это означает выполнение последовательности блоков несколько раз с разными подмножествами набора данных, а в некоторых других случаях — разделение конвейера на части, выполняемые одна за другой.

Чтобы показать, как формируется конвейер в описанной системе, мы возьмем пример конвейера обработки научных данных (см. Рис. 4). Чтобы справиться с ограничениями памяти для обработки, конвейер разделен на две части: линейную часть изображения, которая обрабатывает сразу несколько изображений набора данных, и на параллельную часть изображения, которая обрабатывает несколько строк всех изображений набор данных. Это необходимо, потому что у нас есть операции, требующие полного изображения (например, преобразование Фурье), и операции, требующие пикселей сразу из нескольких изображений (например.g., поляриметрическая демодуляция, инверсия RTE). Два конвейера выполняются nl и np раз, соответственно, оба равны 1 в номинальном случае, когда мы используем RFPGA. Мы также показываем детали реализации блока коррекции темного поля, в качестве примера.

Рис. 4

Пример конвейера обработки научных данных. Конвейер разделен на две части, чтобы обеспечить его выполнение с ограничением бюджета памяти. Линейная часть изображения обрабатывает несколько изображений за раз, параллельная часть изображения обрабатывает несколько строк всех 24 изображений одновременно.Параметры nl и np — это количество раз, когда линейное изображение и параллельное изображение части конвейера должны выполняться для обработки всего набора данных соответственно. В деталях реализации темного поля ni обозначает количество обработанных изображений.

4.3.

Масштабирование данных

В качестве метода экономии ресурсов нотация с фиксированной точкой 24,8 была адаптирована для представления чисел во время обработки данных везде, где это возможно (т. Е. С использованием фиксированного числа 24 бита для целой части и 8 бит для десятичная часть).Из-за этого во всех операциях, выполняемых с данными, точность должна быть оптимизирована, учитывая количество битов, в которых представлены как вход, так и результат. Это варьируется от случая к случаю; поэтому для всех конвейерных блоков определен единый интерфейс (цель масштабируется до максимально возможных битов). Все масштабирование, необходимое для поддержания точности процесса, выполняется внутри блоков, возвращаясь к тому же масштабированию в конце. Полученная точность с этой схемой исследована в [3].34.

Отдельные кадры получаются из FPA с 12-битной цифровой глубиной, хорошо заполняя детектор до заранее определенного уровня. Правильное заполнение лунки детектора обеспечивается калибровкой времени экспозиции. В изображение накапливается некоторое количество кадров (количество накоплений определяется требуемым отношением сигнал / шум), затем изображение сдвигается влево на 8 бит, которые являются десятичной частью чисел, все 0 на данный момент. Следовательно, набор необработанных данных эффективно представлен на 12.8-битная цифровая глубина, умноженная на количество накоплений. Это значение записывается в метаданные, и на основе этого в начале конвейера мы вычисляем сдвиг, необходимый для эффективного представления всех его изображений на 23,8 битах (зарезервировав бит для знака). Это масштабирование уже применяется во время загрузки набора данных в память обработки, обеспечивая правильный интерфейс блока.

Во время обработки данных есть три случая, когда отказ от записи с фиксированной точкой 24,8: операции в области Фурье, инверсия RTE и сжатие.Операции в области Фурье выполняются с плавающей точкой, так как требуемая точность не может быть достигнута с помощью реализации с фиксированной точкой. То же верно и для инверсии RTE. Оба модуля используют формат IEEE 754 с плавающей запятой одинарной точности. Причина использования 32 бит во время обработки состоит в том, чтобы максимизировать вычислительную точность выполняемых операций (например, деления), однако 16-битное представление окончательных результатов удовлетворяет нашим требованиям. Таким образом, изображения конечного результата представлены в 16-битном формате, который также является входом в модуль сжатия.

В случае данных калибровки оптимальное масштабирование обеспечивается конвейером, который их создает. Он всегда представлен как можно меньшим количеством бит, сохраняя при этом требуемую точность. Масштабирование записывается в метаданные и считывается оттуда в блоках обработки, которые применяют их к набору научных данных.

4.4.

Обработка ошибок

Обработка ошибок выполняется на всех уровнях программного обеспечения. Руководящий принцип состоит в том, чтобы найти ошибки на минимально возможных уровнях, изолировать их и способствовать поиску ошибок в случае сбоев.В таблице 1 перечислены обнаруженные типы ошибок.

Таблица 1

Обнаружение и обработка ошибок на различных уровнях организации программного обеспечения. Каждый организационный уровень (см. Рис. 3) реализует обнаружение ошибок с целью обнаружения ошибок как можно ниже в иерархии. В зависимости от серьезности ошибки они подразделяются на ошибки и предупреждения, и при их обнаружении предпринимаются различные действия.

Исправить операции 9322 На уровне примитивов гарантируется, что функции обработки изображений не возвращают переполнения как допустимые числа. Это делается путем замены этих пикселей на значение, не являющееся числом (NaN), присвоенное наименьшему отрицательному числу на 32 бита (0 × 80000000, в дополнительном двоичном коде).На том же уровне также гарантируется, что эти значения не обрабатываются как числа (например, деление NaN на любое число приводит к NaN). NaN-ы могут быть заменены позже посредством интерполяции окружающих пикселей; следовательно, мы отслеживаем все сгенерированные NaN в изображении с битовой маской вместе с другой информацией, касающейся набора данных (например, мощность магнитного сигнала, пиксели за пределами солнечного диска).

Эта маска в конце кодируется в окончательные результаты конвейера через значения пикселей, которые в противном случае не могли бы появиться (например,g., отрицательные значения или значения NaN) для получения информации на земле без увеличения объема данных.

На уровне операций проверяется правильность входных данных примитивных функций. Например, мы проверяем, что мы не адресуем какие-либо недопустимые позиции в памяти, вычисляя конечный адрес набора данных на основе начального адреса и размера данных.

Уровень приложения отвечает за то, чтобы данные, отправляемые на нижние уровни, были значимыми, например, чтобы целевое изображение имело то же время интеграции, что и темное поле, или что плоское поле не имело ошибок во время его создания.Также на уровне приложения проверяются параметры, полученные в конвейере, например, что целевой набор данных конвейера обработки научных данных является необработанными данными и содержит ожидаемое количество изображений. Кроме того, также на этом уровне обнаруживаются ошибки, связанные с солнечной сценой (например, когда плоское поле с требуемой точностью не может быть получено из-за солнечного пятна в поле зрения во время окна калибровки).

Каждая функция имеет параметр возврата, указывающий на обнаруженные ею предупреждения и ошибки.Предупреждения — это небольшие сбои, которые не влияют на работу конвейера и записываются только в метаданные набора данных для оценки на месте. Ошибки — это проблемы, которые делают невозможным или бессмысленным продолжение конвейера (например, не был найден набор данных с указанным идентификатором). В случае ошибки выполнение прерывается, метаданные сохраняются, и прибор продолжает выполнение следующей команды, полученной с земли.

4.5.

Управление метаданными

Метаданные набора данных поступают из разных источников.

• Процесс планирования, во время которого мы присваиваем идентификаторы наборам данных, полученным во время калибровочной кампании.
• Кампания калибровки, во время которой мы вычисляем значения, которые являются частью данных калибровки.
• Прибор, записывающий все текущие настройки во время сбора набора данных.
• Обработка данных, запись всех выполненных шагов, их параметров и возвращаемых значений.

Информация о процессе планирования и калибровочной кампании собирается в так называемой среде обработки, описывающей всю информацию, необходимую для обработки набора научных данных. Это записывается в метаданные набора данных во время его получения, а также дополняется параметрами прибора. Именно эти метаданные считываются и добавляются во время обработки набора данных. Кроме того, мы можем заменить среду обработки, записанную в наборе данных, текущей, установленной на борту, если план обработки изменится позже.

Метаданные, сгенерированные во время обработки, создаются на нескольких уровнях организации для обеспечения полноты. Он всегда записывается в записи метаданных, каждая запись входит в одну из следующих категорий.

• Запись операции, записанная функциями операционного уровня.
• Запись UDP, записанная на уровне приложения, либо блоком конвейера, либо конвейером.
• Запись сводки данных, содержащая целевые параметры, которые являются динамическими во время выполнения конвейера, записываемые в конце каждого UDP.

Каждая запись метаданных начинается с идентификатора, обозначающего ее категорию. В случае первых двух категорий следующие данные указывают на выполненную операцию или UDP, ее цель, входные параметры и возвращаемое значение. В сводной записи данных записываются начальный и конечный индексы обработанных изображений в целевом наборе данных, а также информация о том, к какой части датчика принадлежат данные, как они были разделены и масштабированы, а также тип и формат данных. При записи каждой записи метаданных автоматически добавляется метка времени.

Дополнительная информация и пример использования метаданных подробно описаны в Ref. 35.

5. Выполнение конвейера обработки научных данных

Чтобы проиллюстрировать работу системы обработки данных, мы запускаем конвейер, представленный на рис. 4. Испытания выполняются на летной резервной модели SO / PHI. . Целевой набор данных и все необходимые данные калибровки загружаются в энергонезависимую память, как если бы они были ранее получены прибором.

Взаимодействие с бортовым программным обеспечением осуществляется через программный пакет операционной системы наземного вспомогательного оборудования (GSEOS). ³⁶ GSEOS используется для всех взаимодействий с прибором, моделирования телекоманд, а также для мониторинга и отображения значений пакетов служебной телеметрии.

5.1.

Входные данные

Данные с гелиосейсмического и магнитного формирователя изображений на борту обсерватории солнечной динамики (SDO / HMI) ¹² используются для создания набора входных данных для конвейера.SDO / HMI исследует ту же линию поглощения, и данные дополнительно обрабатываются с помощью программного симулятора SO / PHI (SOPHISM), ³⁷, чтобы получить вектор Стокса, максимально похожий на тот, который SO / PHI получил бы в 2048 × Разрешение 2048 пикселей, см. Рис. 5. Однако есть одно важное отличие: выборка по длине волны HMI отличается, что не принимается во внимание во время выполнения конвейера. Поэтому ожидается, что результаты будут содержать некоторые ошибки из-за такого приближения.Кроме того, используемый набор данных имеет более низкий уровень, и ни профили фильтров, ни скорость космического корабля не удаляются, поэтому мы ожидаем ошибки в vLOS. Эти изображения далее обрабатываются, чтобы представить необработанные наблюдаемые, аппроксимируя уравнение. (1) в соответствии со следующим уравнением:

Ур. (5)

Iminput (λ, x, y) = [c · c′∑p = 14Mmp (x, y) Sp (λ, x, y)] Iflat (x, y) + Idark (x, y), где S создается с помощью SOPHISM, а c ‘- это константа, которая масштабирует нормализованные изображения, чтобы представить количество падающих фотонов за время экспозиции 20 мс.

Рис. 5

Набор тестовых данных на выборке третьей длины волны. (а) Входными данными в конвейер являются изображения Стокса из программного симулятора SO / PHI (SOPHISM). ³⁷ (б) Входные изображения получены с применением уравнения. (5) и показывают одинаковые уровни света во всех состояниях поляризации в результате модуляции. Данные также показывают влияние темного поля (полосы) и плоского поля (пятна и пылинки).

Применяемые данные калибровки записываются в лаборатории с использованием летной модели SO / PHI и показаны на рис.6. Темное поле, полученное в темной камере, показывает характерный рисунок сенсора: четыре отчетливые горизонтальные полосы, созданные с использованием четырех разных каналов для считывания изображения. Плоское поле было записано с помощью лампы, чтобы обеспечить максимально равномерное освещение. На нем виден градиентный узор и несколько пылинок внутри прибора. Он был нормализован до его средней интенсивности, затем масштабирован для представления всего в 10 битах, преобразованных в 2-битную целую и 8-битную десятичную часть в записи с фиксированной точкой.Матрица демодуляции была определена во время кампании наземной калибровки с использованием блока калибровки поляризации (описанного в [38]). Его полевая зависимость изменяется со стандартным отклонением от 5 · 10-9 (для D1,3) до 1,12 (для D4,1).

Рис. 6

Калибровочные данные, использованные при тестировании, были записаны в лаборатории. (a) Темное поле показывает характерный рисунок датчика: четыре отчетливые вертикальные полосы, обусловленные четырьмя различными каналами считывания. (b) Плоское поле, используемое в тестах, показывает градиент в поле зрения и несколько пылинок.(c) Матрица демодуляции 4 × 4, D, зависит от поля обзора. Чтобы показать эту зависимость на графике, мы вычитаем из каждого элемента их среднее пространственное значение.

5.2.

Выходные данные

Мы выполняем полный конвейер для набора данных в номинальной конфигурации, обрабатывая все изображения одновременно. Поскольку мы не вызываем каких-либо эффектов перекрестных помех в тестовых данных, мы устанавливаем соответствующие параметры на 0, и, как следствие, два блока коррекции перекрестных помех из рис. 4 не выполняются. В этом тесте мы настраиваем инверсию RTE, чтобы определить все возможные выходные изображения, которые она может предоставить. При обычных операциях мы устанавливаем на выходе инверсии только четыре интересующих изображения (B = (| B |, γ, ϕ) и vLOS), однако модуль инверсии может возвращать всего девять параметров. Для сравнения мы также выполняем линейную часть конвейера изображений в резервной конфигурации, обрабатывая четыре изображения за раз. Этот прогон создает шесть различных наборов выходных данных, каждый из которых содержит подмножество полного результата.

Результат предварительной обработки [см. Рис. 7, рассчитанный по формулам. (2) и (3)] — это S, который будет входом для инверсии RTE. После коррекции темного и плоского полей солнечная сцена не нарушена инструментальными артефактами. В областях с низким уровнем освещенности (например, частицы пыли на датчике или области, замаскированные ограничителем поля), NaN-ы образуются во время коррекции плоского поля путем деления на ноль. В идеальном плоском поле все пиксели, расположенные за ограничителем поля, будут равны 0, что приведет к образованию области однородных NaN в углах после разделения.Однако из-за несовершенства коррекции темного поля некоторые пиксели достигают достаточно больших значений, чтобы не создавать NaN. Вектор Стокса, полученный после поляриметрической демодуляции, немного отличается от S в формуле. (5) из-за ограниченной численной точности. Эти изображения уже показывают наличие магнитного поля, которое будет количественно определено путем инверсии RTE.

Рис. 7

Пошаговые результаты предварительной обработки входных данных, представленных на рис. 5. (a) Пример третьей длины волны в четырех различных состояниях поляризации (4 из 24 изображений) после темноты и коррекция плоского поля Iλrecorded (x, y), см.(2). Белые пиксели в углах изображения — это NaN-ы, полученные во время обработки посредством деления на достаточно малые числа, чтобы вызвать переполнение. (б) Результат предварительной обработки, третья выборка длины волны нормализованного вектора Стокса (4 из 24 изображений), см. уравнение. (3).

Окончательные результаты трубопровода — это интенсивность континуума и результаты инверсии RTE: вектор магнитного поля B = (| B |, γ, ϕ), описываемый через его величину, азимут и наклон, и vLOS (см. Рис. .8). Все значения за пределами солнечного диска не имеют смысла для инверсии RTE, поэтому она не может сходиться, что приводит к шуму на выходе. | B | сильнее в тени активной области и слабее в полутени, как и ожидалось. На γ мы можем видеть противоположные полярности, составляющие активную область, в то время как ϕ показывает веерный узор, берущий начало в центре круглых магнитных элементов, что соответствует ориентации магнитного поля в таких элементах. VLOS по всему диску показывает спектральный сдвиг из-за вращения Солнца и скорости космического корабля, помимо собственных сдвигов из-за движения плазмы.Небольшое смещение в одну сторону связано с отсутствием корректировок профиля фильтра в используемом наборе данных SDO / HMI. VLOS в активной области показывает сильные потоки противоположных направлений в полутени, известные как потоки Эвершеда, ³⁹, вызванные магнитной активностью. Мы анализируем точность трубопровода в работе. 34.

Рис. 8

(a) Пять результирующих изображений из полного трубопровода, интенсивности континуума (Ic), компонентов вектора магнитного поля B = (| B |, γ, ϕ) и скорости LOS , vLOS.vLOS нанесен на шкалу, сосредоточенную вокруг скорости космического аппарата, −0,9 км / с (⟨vLOS в центре диска). Круглый контур отмечает край солнечного луча, а квадрат показывает увеличенную область в следующем ряду. (b) Деталь полного поля зрения, показывающая активную область. В vLOS была внесена поправка на среднюю интенсивность спокойного Солнца в этой области.

На земле данные изображения и связанные метаданные преобразуются в файлы в соответствии с Гибкой системой передачи изображений. ⁴⁰ В то время как метаданные на борту записываются в непрерывный блок, конвертер разделяет записи заголовков на отдельные таблицы Американского стандартного кода для обмена информацией в зависимости от их происхождения.Метаданные, связанные с обработкой, записанные с уровня UDP, отражают шаги, предпринятые конвейером, его параметризацию и показывают успешность блоков (см. Таблицы 2 и 3). На основе этой таблицы у нас также есть обзор любых предупреждений или сбоев во время выполнения. Метаданные, записанные во время блока темного поля с рабочего уровня, отражают реализацию, показанную на рис. 4, давая представление об информации нижнего уровня, к которой мы можем получить доступ (см. Таблицу 4). См. Ссылку. 35 для получения более подробной информации об использовании метаданных.

Таблица 2

Выдержка из метаданных, записанных с уровня UDP во время номинального выполнения конвейера, показывающая все предпринятые шаги и их параметры. В случаях, когда у нас больше параметров, чем может быть записано в одной записи, несколько записей добавляются одним и тем же UDP. Отметка времени показывает бортовое время во время выполнения. Возвращаемое значение показывает успех в большинстве случаев (0), при этом некоторые шаги создают в результате NaN пикселей (10). Начальный и конечный индексы показывают, что весь набор данных обрабатывается одновременно, и как количество изображений изменяется во время обработки посредством расширения с маской, инверсии и кодирования маски в изображение Ic.

Программный уровень	Область действия	Обработка	Действие
Примитивы	Обнаружение переполнения и их пометка как NaN-s	Предупреждение	Продолжить	-s
Примитивы	Нет	Продолжить
Операции	Правильная адресация памяти	Ошибка	Прервать
Приложение	Правильные входные параметры	Ошибка	Прервать соответствие данных	g. , focus)	Предупреждение	Продолжить
	Качество данных калибровки	Предупреждение	Продолжить
	Ошибки работы (например, метод калибровки нарушен солнечной сценой)	Предупреждение	Продолжить

row5 п. 13:32 : 44.

13:55:42 55:5555 Пар.

п.р. Пар.п. из 938000 метаданные, записанные с уровня UDP, во время выполнения линейной части конвейера в резервной конфигурации.В этой конфигурации мы обрабатываем четыре изображения за раз и получаем шесть наборов выходных данных. Здесь мы показываем метаданные первого из шести. Записи указывают, что первые четыре изображения были загружены (индексы от 0 до 3) с полным полем обзора (от 0 до 2047), расширенным во время обработки изображением маски, индекс 4.

Explan.a	Метка времени	Re.b	UDPc	Идентификатор данных	In 1d	In 2	S #e	E #f	9015 rowg 503 S col. H	E col.
Explan.a	20 декабря 2019 г.	Re.b	UDPc	Идентификатор данных	In 1d	In 2	S #e	E #f	9015 rowg 503 S col. H	E col.
Loadi	13:45:21	0	1351		512	0	0	23 204325	2047
Темный c. j	13:45:28	0	1363		8388608	0	0	24	0	2047	0		2047			2047 : 46: 07	10	1365		4	0	0	24	0	2047	0	2047
п. л.	13:46:38	0	7002				0	24	0	2047	0	2047.п.	13:46:38	0	7002		0	24	0	24	0	2047	0	2047
13:46:38	0	7002		24	65535	0	24	0	2047	0	2047	0	1351	92030	1	0	0	24	0	2047	0	2047
Demoм	13:55:06	10	1366		512	0	0	24	0	2047	0	2047	10	1371	0	49868192	2048	0	24	0	2047	0	2047
0	1356	0	0	0	0	24	0	2047	0	2047
Reord. п	13:56:18	0	1372	0	0	0	0	24	0	2047	0	2047
15:05:06	0	1374	0	511	1	0	10	0	2047	0	2047
			15:05:28	0	1375	0	0	0	0	9	0	2047	0	2047
15:05:36	0	7003	92030		25	0	9	0	2047	0 9047	20326 0 9047	2032 п.	15:05:36	0	7003	92030	2048	5	0	9	0	2047	0	2047 9032. п.	15:05:36	0	7003	92030	−3803904	1779456	0	9	0	2047	2032	15:05:36	0	7003	92030	73216	4096	0	9	0	2047	0	2047 Пар. п.	15:05:36	0	7003	92030	−256	−445	0	9	0	2047	0 9047	20326 0 9047	20326 п.	15:05:36	0	7003	92030	128	49868192	0	9	0	2047	0 9047	20326 0 9047	2032п.	15:05:36	0	7003	92030	2048	511	0	9	0	2047	0	2047, пар. п.	15:05:36	0	7003	92030	1	115	0	9	0	2047	0	2047	2047

Пояснение a

Отметка времени

Re.

UDPc

ID данных

In 1d

In 2

S #e

E #f

S rowg

E row

S col.h

E col.

21 декабря 2019 г.

Loadi

11: 15: 52.0000

1351

512

0325

2047

Темный cj

11: 18: 10.

0000

1363

8388608

Квартира c.к

11: 21: 39.0000

1365

2047

2047. п. л.

11: 23: 14.0000

7002

2047

0 9047

п.

11:23:14.0000

7002

2047

Лин. п.

11: 23: 14.0000

7002

65535

2047

9326 2047

9326 2047 метаданные, записанные на уровне операции блоком вычитания темного поля, во время номинального выполнения конвейера, см.

рис.4. Все возвращаемые значения показывают успех (0). Адреса памяти обработки показывают, что темное поле загружается по адресу 419430400, масштабируется для соответствия цели в том же месте, затем вычитается из каждого изображения целевого набора данных (загружается по адресу 0). Всего существует 24 записи для вычитания (здесь показаны четыре), каждая записывает приращение адресов от изображения к изображению в целевом наборе данных. Скалярные входные значения показывают идентификатор темного поля и масштабный коэффициент.

5252

Пояснение.a	Метка времени	Операция	Re.b	Адр. 1c	Адр. 2	Адр. 3	Им. ряд	Им. кол.д	сбн. 1д	сбн. 2
Пояснение.a	20 декабря 2019 г.	Операция	Re.b	Адр. 1c	Адр. 2	Адр. 3	Им. ряд	Им. кол.д	сбн. 1д	сбн. 2
Loadf	13:45:24	PROC_LOAD	0	0	0	419430400	0
Scaleg	13:45:24	PROC_F_MUL_S	0	419430400	0	419430400	2048	2048	1332672
133261h	13:45:24	PROC_F_SUB_I	0	0	419430400	0	2048	2048	0	0		903 2	13:45:24	PROC_F_SUB_I	0	16777216	419430400	16777216	2048	2048	2048	2048	0 2 2 9326 9326 9326 0 2 2 9326 9326 9326 0
Под. 23	13:45:28	PROC_F_SUB_I	0	36	419430400	36	2048	2048	0	0	0	0	0	0 24	13:45:28	PROC_F_SUB_I	0	385875968	419430400	385875968	2048	5,3	0	0 Системные метрики Загрузка ЦП во время обработки отражает реализацию конвейера и лежащее в основе встроенное программное обеспечение (см. Рис.9 и 10). В этих профилях преобладают операции передачи из памяти и обработки изображений, а также необходимые действия, связанные с RFPGA. При чтении энергонезависимой памяти DPU использовал 100% из-за фоновой задачи, которая опрашивает очередь энергонезависимой памяти для передачи следующих фрагментов данных. Как только все находится в очереди, нагрузка падает до более низкого уровня, пока передача не завершится. В случае записи в энергонезависимую память системный контроллер полностью контролирует передачу данных, устраняя необходимость в синхронизации.Следовательно, он может записывать со 100% -ной емкостью, что также является причиной того, что это занимает меньше времени, чем чтение. Это причина того, что номинальная конфигурация показывает 100% загрузку при передаче памяти между энергонезависимой памятью и ОЗУ №2. При переносе из энергонезависимой памяти в ОЗУ №1 отображается другой профиль нагрузки из-за другой реализации передачи данных. В этом случае контроллер энергонезависимой памяти ожидает подтверждения от системного контроллера перед передачей нового фрагмента, что приводит к более медленной передаче (случай резервной конфигурации). Во время конфигураций RFPGA загрузка ЦП высока (~ 95%), создавая пики при каждой реконфигурации. Системный контроллер запускает конвейер обработки изображений параллельно с задачей очистки, которая использует все время простоя для частичного переписывания конфигураций RFPGA для защиты от радиационных эффектов. Это поддерживает высокую загрузку ЦП даже в те моменты, когда в противном случае ожидается низкая нагрузка (например, во время инверсии RTE, выполняемой RFPGA, комбинация очистки и передачи памяти поддерживает высокую нагрузку).В случае резервной конфигурации функции обработки изображений выполняются на DPU и используют его полную мощность. Рис. 9 Загрузка процессора при выполнении линейного конвейера изображения (а) и параллельного конвейера изображения (б, в) в номинальной конфигурации. Цвета показывают исполнение различных блоков конвейера (см. Рис. 4). Красные пунктирные линии с ромбами указывают время реконфигурации RFPGA. Во время поляриметрической демодуляции происходит 12 реконфигураций, которые в будущем будут полностью удалены. Полный конвейер занимает чуть более 1,5 часов. Рис. 10 Загрузка процессора при выполнении линейного конвейера изображения в резервной конфигурации. Цветами обозначено исполнение различных блоков конвейера (см. Рис. 4). В режиме резервного копирования мы обрабатываем только четыре изображения полного набора данных за раз из-за ограничения размера RAM # 1. Следовательно, конвейер выполняет цикл, повторяя последовательность блоков «Load target, Subtr. dark, Divide flat и Store, Metadata rec. » всего шесть раз (показано только три).Линейная часть изображения работает чуть более 1,5 часов в резервном режиме, что значительно увеличивает время по сравнению с номинальным режимом. Время работы конвейера в номинальной конфигурации значительно меньше, чем в резервном режиме. Мы измеряем его, извлекая количество тактов процессора, произошедших во время выполнения, где один такт соответствует 2,5 мс. Выполнение линейного конвейера изображения в номинальном режиме занимает чуть более 2 минут, в то время как параллельный конвейер изображения занимает чуть более 90 минут. Большую часть времени обработки составляет блок инверсии RTE, продолжительность которого зависит от научного режима, в котором он работает. Конфигурация, используемая во время этого теста, записывает все девять возможных выходных данных, в то время как если мы выберем только четыре представляющих интерес результата (как предполагалось для настройки в номинальной фазе миссии), он работает примерно на 30 минут быстрее. Более того, желательная реализация инверсии состоит в том, чтобы считать данные из RAM # 2 и записать результаты в энергонезависимую память, откуда они будут считаны обратно в RAM # 2 для продолжения обработки.Однако текущая реализация записывает данные по частям из RAM # 2 в RAM # 1, модуль инверсии RTE считывает ввод отсюда и записывает результаты в ту же память, которые затем считываются обратно в RAM # 2. Эта реализация вводит дополнительные операции передачи данных входных данных, передачи между разными запоминающими устройствами, которые имеют более длительное время передачи, и запрещает параллельные операции чтения и записи, которые были бы возможны, если бы ввод и вывод передавались между разными запоминающими устройствами. В этой настройке время самой инверсии (вместе с чтением и записью RAM # 1) составляет 71,41 мин, время передачи входных данных из RAM # 2 в RAM # 1 составляет 10,88 мин, а время выходных данных. передача из RAM # 1 в RAM # 2 составляет 2,7 мин. Конфигурации RFPGA оптимизированы для сокращения времени выполнения за счет минимизации количества реконфигураций во время обработки научных данных (каждая реконфигурация занимает от 2 до 4 с). Во время линейного конвейера нет необходимости, в то время как в параллельном конвейере есть пять реконфигураций за пределами блока поляриметрической демодуляции, в котором их двенадцать.Этот последний блок требует такого большого числа, потому что умножение матриц находится в отдельной конфигурации. Однако эта операция будет повторно реализована в будущем как UDP, вызывающая другие низкоуровневые операции, устраняющие все реконфигурации в блоке поляриметрической демодуляции. Что касается времени, это позволит сэкономить время реконфигурации (в среднем 12 раз по 3 с), эта последняя реализация, как было установлено, выполняется за 92 с для полного набора данных. ⁴¹ Для запуска полного конвейера в номинальном режиме со всеми девятью возможными выходами при полном поле зрения требуется чуть больше 1.5 ч. Это время сокращается почти до 1 часа, когда мы сохраняем только четыре представляющих интерес выходных сигнала: три компонента вектора магнитного поля и скорости потока. Это время, необходимое для обработки каждого из полученных наборов данных, которое может составлять несколько сотен на каждой орбите. Это время может быть дополнительно сокращено за счет обрезки и сортировки, в зависимости от научного случая. Напротив, линейный трубопровод работает более 90 минут в резервной конфигурации. Это увеличение происходит как из-за более длительного времени выполнения примитивных функций, так и из-за более длительного времени передачи памяти (между энергонезависимой памятью и ОЗУ №1).Это большое увеличение указывает на то, что выполнение полной предварительной обработки в резервной конфигурации окажет значительное влияние на научные операции. 6. Резюме и выводы Мы подробно описали реализацию бортовой системы обработки данных SO / PHI: требования и различные части, которые их реализуют. Чтобы продемонстрировать синергию его компонентов, мы определили и запустили конвейер обработки научных данных. Частичные и окончательные результаты соответствуют ожидаемому из набора входных данных, что позволяет сократить 24 необработанных изображения до пяти изображений, представляющих научный интерес.Записанные метаданные показывают все шаги, выполняемые на борту, которые используются как на борту как неотъемлемая часть системы, так и на земле: для проверки, поиска возможных ошибок и во время научного анализа. Мы также показали системные метрики для более детального обзора системы, и мы оценили временные рамки, в которых работают различные части конвейера. Обработка полного набора данных занимает немногим более 1,5 ч, большую часть времени уходит на инверсию RTE. Было также отмечено несколько улучшений, запланированных для следующей версии бортового программного обеспечения. Основная проблема, с которой сталкивается бортовая система обработки данных SO / PHI, состоит в том, чтобы реализовать комплексный научный анализ данных при отсутствии взаимодействия с человеком. Наиболее важными инструментами в преодолении этой проблемы являются системы обработки метаданных и ошибок. Более того, было необходимо адаптировать алгоритмы, которые обычно выполняются на компьютерных кластерах на земле, к вычислительной системе, пригодной для использования в космосе. Это достигается за счет специальной конструкции оборудования, использования распределенной обработки между ЦП и RFPGA, специальной прошивки, которую используют RFPGA, и архитектуры программного обеспечения.Из-за ограничений мы используем представление чисел с фиксированной запятой везде, где это возможно, что, как оказалось, требует значительных усилий для поддержания требуемой точности во время научной обработки. Хотя нижние уровни программного обеспечения зависят от оборудования, два верхних уровня могут быть встроены в разные системы. В настоящее время мы работаем над его интеграцией с нашим симулятором приборов SOPHISM ³⁷, чтобы наши конвейеры могли работать на рабочем столе. Кроме того, гибкость определения трубопровода обещает возможность использования системы для будущих миссий. Эта система обработки данных впервые использует полную обработку научных данных солнечного спектрополяриметра на борту космического корабля. Это открывает новые возможности для будущих миссий со сложными орбитами, которые могут обеспечить новые точки обзора за счет уменьшения объемов телеметрии. Благодарности Работа выполнена в рамках Международной школы исследований Солнечной системы им. Макса Планка при Институте исследования солнечной системы им. Макса Планка.Solar Orbiter — это миссия, проводимая Европейским космическим агентством при участии Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Поляриметрический и гелиосейсмический формирователь изображений поддерживается Немецким аэрокосмическим центром (DLR) в рамках грантов № 50 OT 1201 и 50 OT 1901. Испанский вклад частично финансируется Испанским исследовательским агентством в рамках проектов в рамках гранта № ESP2016-77548- C5 и RTI2018-096886-B-C5, частично включая европейские фонды FEDER. Члены IAA-CSIC выражают признательность Министерству науки и инноваций Испании и финансируют программу Centro de Excelencia Severo Ochoa в рамках гранта No.SEV-2017-0709. Данные о солнечной активности, использованные в тестах, любезно предоставлены научной группой NASA / SDO HMI. Части работ, представленных в этой статье, были представлены на конференции SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation. ⁴² Ссылки 3. Дж. К. дель Торо Иньеста, Введение в спектрополяриметрию, Cambridge University Press, Cambridge (2003). Google ученый 11. L. Amoruso et al., «Анализатор солнечного ветра — веха Solar Orbiter на пути к бортовым интеллектуальным системам принятия решений», в Proc.Int. Астронавт. Конг., A7 (2018). Google ученый 17. A. Gandorfer et al., «Телескоп высокого разрешения (HRT) поляриметрического и гелиосейсмического формирователя изображений (PHI) на борту солнечного орбитального аппарата», Proc. SPIE, 10698 106984N (2018). https://doi.org/10.1117/12.2311816 PSISDG 0277-786X Google Scholar 18. A. Alvarez-Herrero et al., «Модуляторы поляризации на основе жидкокристаллических переменных замедлителей для приборов PHI и METIS для миссии Solar Orbiter», Proc.SPIE, 10563 105632Z (2017). https://doi.org/10.1117/12.2304224 PSISDG 0277-786X Google Scholar 20. Э. Л. Дегл’Инноченти, М. Ландольфи, Поляризация в спектральных линиях, Kluwer Academic (2004). Google ученый 28. М. Семеля, «Contribution à létude des champs magnétiques dans les régions actives solaires», Анна. Astrophys., 30 513 –513 (1967). AATRAC 0365-0499 Google Scholar 29. Д. Э. Рис, М. Д. Семель, «Формирование линий в неразрешенном магнитном элементе: испытание метода центра тяжести», Astron. Astrophys., 74 1 –5 (1979). AAEJAF 0004-6361 Google Scholar 33. Т. Виттрок, «Гибкая последовательность операций сложных космических приборов — программная система OCL», 54-й Int. Астронавт. Congr. Int. Астронавт. Fed., Int. Акад. Космонавт., Межд. Inst. Космическое право, Бремен, Германия (2012 г.). Google ученый 34. K. Albert et al., «Анализ производительности программной среды SO / PHI для сокращения бортовых данных», в Астрон. Data Anal. Программное обеспечение и система. XXVIII, ASP Conf. Сер., (2019). Google ученый 35. K. Albert et al., «Метаданные и их важность для внутренней обработки данных SO / PHI», в Астрон. Data Anal. Программное обеспечение и система. XXVIII, ASP Conf. Сер., Google ученый 38. Дж. Скоу и др., Поляризационная калибровка гелиосейсмического и магнитного формирователя изображений (HMI) на борту обсерватории солнечной динамики (SDO), 327 –355 Springer US, Нью-Йорк (2012). Google ученый 40. Д. К. Уэллс, Э. В. Грейзен и Р. Х. Хартен, «FITS — гибкая система транспортировки изображений», Astron. Astrophys. Приложение, 44 363 (1981). AAESB9 0365-0138 Google Scholar 41. T. Lange et al., «Оценка бортового конвейера обработки данных с аппаратным ускорением для прибора PHI Solar Orbiter», в ASD-Eurospace Conf. Data Syst. Aerosp., (2018). Google ученый Биография Кинга Альберт — кандидат наук в Институте исследований солнечной системы им. Макса Планка, работает над сокращением бортовых данных PHI на миссии Solar Orbiter.В 2014 году она получила степень магистра в области проектирования космических аппаратов в Технологическом университете Лулео в Швеции, а с 2014 по 2015 годы была молодой аспиранткой Европейского космического агентства. Ее исследовательские интересы включают солнечную спектрополяриметрию, конвейеры обработки научных данных и автономные операции. Иоганн Хирцбергер — старший научный сотрудник Института исследования солнечной системы им. Макса Планка, работающий над проектами по созданию приборов. Он руководит работой и калибровкой PHI в космической миссии ESA / NASA Solar Orbiter.После получения докторской степени в Университете Граца / Австрия, он работал над наземными солнечными наблюдениями в Институте астрономии в Геттингене / Германия и в Институте физики в Граце / Австрия. Его основные направления исследований — солнечная астрофизика высокого разрешения, солнечная спектрополяриметрия и обработка изображений. Мартин Коллек — инженер-программист, который в течение 15 лет работал над программным обеспечением для управления приборами в Институте исследований солнечной системы им. Макса Планка.Его работа включает разработку и внедрение бортового программного обеспечения, программного обеспечения для наземной поддержки и работы с приборами для миссий Sunrise I и II, а также прибора PHI для миссии ESA-NASA Solar Orbiter. Хуан Педро Кобос Карраскоса получил степени магистра и доктора в области компьютерной архитектуры в Университете Гранады в 2007 и 2016 годах соответственно. С 2008 года он работает инженером-компьютерщиком в Институте астрофизики Андалусии (IAA-CSIC). Он участвовал в создании прибора PHI для миссии ESA Solar Orbiter, в частности, в инверсии RTE на FPGA.Его исследовательские интересы включают высокопроизводительные научные вычисления на ПЛИС и встроенные компьютерные архитектуры для космических приборов. Дэвид Ороско Суарес в настоящее время является научным сотрудником Рамона-и-Кахала в IAA-CSIC и работает в основном над PHI для миссии ESA-NASA Solar Orbiter и над стратосферным воздушным шаром миссии Sunrise. Он работал в Национальной астрономической обсерватории Японии после получения докторской степени в Университете Гранады (Испания) с грантом Японского общества содействия науке и в Институте астрофизики Канарских островов (IAC) с Марией из ERC. Кюри. Сфера его интересов — поляриметрия, солнечные магнитные поля и разработка векторных поляриметров космического базирования в области физики Солнца. Дэвид Эрнандес Экспосито — инженер-электронщик в IAC, в настоящее время работает над разработкой бортовой системы обработки данных для приборов SCIP и TuMaG миссии Sunrise. Он работал в IAA-CSIC, отвечая за разработку ядра сжатия изображений FPGA для прибора PHI на борту миссии ESA-NASA Solar Orbiter.Его работа сосредоточена на разработке ПЛИС для астрофизических приборов, в частности обработки и сжатия изображений. Биографии других авторов недоступны. Обработка плат \| МПМ Инжиниринг Последний в семействе оптимизаторов MPM, Edger Optimizer ищет лучшее решение для отсканированного полотна, рассматривая доски под разными углами и смещениями, а также любые ограничения, которые могут потребоваться для оборудования и последующего триммера. Некоторые функции нашей системы оптимизации обрезки включают: Оптимизация для стационарной пилы, подвижной пилы и роботизированного пильного оборудования Использование различных графических дисплеев и интерактивной очереди для облегчения анализа решения Скорость до 150 упоров в минуту Связь с системами оптимизации журналов MPM, а также с оптимизатором триммера MPM Полная система отчетности с использованием баз данных Microsoft SQL Server и Crystal Reports Поддержка централизованной системы управления настройками MPM Наш оптимизатор кромкообрезных станков оптимизирует работу с учетом сложного обноса, смещения седла, эквивалентного обноса, изгиба, изгиба и скручивания. Чтобы точно сканировать и оптимизировать поступающие доски, оптимизатор обрезки включает четыре ключевых элемента: анализ изображений, внешние наблюдения (например, входные данные для визуальной сортировки), подробные определения продуктов и полное моделирование лесопильного оборудования. Как и все системы оптимизации лесопильного завода MPM, система оптимизации обрезного станка может быть индивидуально интегрирована в существующее предприятие. Наше программное обеспечение использует 3D-модели вашего существующего оборудования для оптимизации наиболее эффективного решения для резки. Оптимизатор триммера MPM находит наиболее оптимальное решение для обрезки, сканируя плату в поперечном направлении и применяя анализ изображения для определения особенностей поверхности доски. После сканирования оптимизатор учитывает как ограничения оборудования триммера, так и любой вариант повторной обработки кромки при принятии окончательного решения. Некоторые особенности нашего оптимизатора триммера: Поддерживающая врезка вдвое, сквозная, дугообразная, изогнутая и скрученная Оптимизация для фиксированных, инкрементальных или полностью регулируемых систем подвижных ограждений Принятие оценок от автоматизированных и ручных систем оценивания Работа со скоростью более 200 упоров в минуту Связь с системами оптимизации журналов MPM, а также с оптимизатором триммера MPM Полная система отчетности с использованием баз данных Microsoft SQL Server и Crystal Reports Поддержка централизованной системы управления настройками MPM Этот универсальный сканер и оптимизатор печатных плат очень эффективен при поиске наиболее эффективного решения для обрезки на основе цены или объема, что доказано на сайтах наших текущих клиентов. Возможность точной настройки в соответствии с потребностями клиента и простота использования, а также наличие передовых алгоритмов анализа делают нашу систему трудной для конкуренции. Оптимизатор обрезки досок MPM включает четыре ключевых элемента для предоставления решения оператору: анализ изображений, внешние наблюдения (например, входные данные визуальной сортировки), определение продукта и моделирование лесопильного оборудования. Сроки обработки — Бухгалтерия Вирджинии Сроки для лицензиатов относительно первоначального лицензирования и проверок приведены ниже.VBOA пытается уложиться в любое время обработки; однако могут быть обстоятельства, препятствующие соблюдению определенных сроков обработки. Свяжитесь с [email protected] с любыми вопросами. Первоначальная лицензия После сдачи экзамена CPA VBOA должен получить ряд документов до получения лицензии. Ознакомьтесь с требованиями к лицензированию VBOA, чтобы получить пошаговое руководство. Время обработки индивидуальной лицензии : 2-5 рабочих дней после получения документа, прежде чем кандидат увидит обновленный интерактивный контрольный список. После того, как вся документация была отправлена, обработана и контрольный список заполнен, человек получит уведомление по электронной почте от VBOA с указанием: Выданная индивидуальная лицензия CPA OR Необходимые документы Проверка лицензии Вирджиния CPA может подать заявку на получение лицензии в другом штате, и VBOA выдаст подтверждение лицензии. Доступ к автоматическому процессу можно получить, войдя в систему и выбрав «Запрос документа.После входа в систему в поле «Тип документа» будет указано состояние, в котором CPA желает получить подтверждение по почте. Невозвращаемая онлайн-комиссия за автоматическую проверку составляет 25 долларов США. Для проверки лицензии вручную отправьте письменный запрос с невозмещаемым чеком на имя казначея штата Вирджиния на 50 долларов. Время обработки : 7-10 рабочих дней с момента получения комиссии (онлайн или чеком). Восстановление лицензии Плата за восстановление индивидуальной лицензии составляет 350 долларов США, и все сборы не подлежат возврату. Время обработки : 7-10 рабочих дней с момента получения комиссии. Военные и ветераны Если вы или ваш (а) супруг (а) выполняете федеральные заказы на действительную военную службу в соответствии с разделом 10 Кодекса Соединенных Штатов или ветеран, оставивший действительную военную службу в течение последнего года, VBOA может ускорить рассмотрение вашего заявления. Пожалуйста, свяжитесь с офисом VBOA по телефону (804) 367-8505 или по электронной почте boa @ boa.virginia.gov, прежде чем начать процесс подачи заявки. State Board of Medicine Navigator Чтобы сократить время обработки, обратите внимание на следующие предложения и информацию: Заявления государственного совета по медицине обрабатываются в порядке их поступления. Пожалуйста, отправьте заявку как можно скорее. Вам необходимо иметь лицензию того же Совета, что и ваш лечащий врач. Если вы хотите, чтобы вас курировал врач-аллопат (MD), вам необходимо получить лицензию Государственного совета по медицине.Если вы хотите, чтобы вас курировал врач-остеопат (DO), вам необходимо иметь лицензию Государственного совета остеопатической медицины. Если вы недавно закончили обучение и ожидаете сдачи экзамена NCCPA, вы можете получить временное разрешение. Вам будет предоставлена возможность выбрать временное разрешение в процессе подачи заявления. Вам необходимо будет отправить результаты экзамена NCCPA непосредственно в Правление, чтобы изменить временную лицензию на полную. Предоставьте недавнюю проверку криминальных историй (CHRC) от полиции штата или другого государственного агентства, которое является официальным хранилищем информации о криминальном анамнезе для каждого штата, в котором вы жили, работали или прошли профессиональную подготовку / обучение в прошлом десять (10) лет. Отчет (ы) должен быть датирован в течение 90 дней с даты подачи заявки. Для заявителей, проживающих, работающих или заканчивающих обучение / обучение в Пенсильвании, ваш запрос CHRC будет автоматически отправлен в полицию штата Пенсильвания после подачи этого заявления. Плата за ПАТЧ будет включена при оформлении заказа. Для лиц, проживающих, работающих или завершающих обучение / учебу за пределами Пенсильвании в течение последних десяти (10) лет, вместо получения индивидуальных проверок биографических данных штата, вы можете выбрать предоставление ОБОИХ государственных CHRC из того штата, в котором вы в настоящее время находитесь. проживаете, И ваша сводная проверка истории личности ФБР, доступная по адресу https://www.youtube.com/watch?v=ru.fbi.gov/services/cjis/identity-history-summary-checks. Обратите внимание: для соискателей, которые в настоящее время проживают, работают или завершают обучение / обучение в Калифорнии, Аризоне или Огайо: в соответствии с законами этих штатов Правление не является правомочным получателем CHRC, или ваш CHRC не будет выдан вам для загрузить на доску. Получите сводную справку по истории личности Федерального бюро расследований (ФБР). Вы должны пройти трехчасовую программу непрерывного образования, утвержденную Советом, по теме распознавания жестокого обращения с детьми и сообщения о ней.Узнайте больше об утвержденных поставщиках медицинских услуг по борьбе с насилием над детьми. Подтверждение прохождения курса должно быть отправлено непосредственно Совету от провайдера образования. При регистрации на курс не забудьте указать, что вы подаете заявление на получение лицензии Пенсильвании, чтобы ваше подтверждение было отправлено Совету. Любое заявление, которое включает в себя криминальное прошлое, дисциплинарные меры, принятые в другом штате, жалобы на злоупотребления служебным положением и т. Д., Должно сопровождаться письменным объяснением от вас, объясняющим обстоятельства ситуации.Каждая страница запрашиваемых документов должна быть представлена; частичные копии не принимаются. Это включает в себя копии всех юридических или судебных документов, дисциплинарных взысканий от другого Совета или полную копию жалобы о злоупотреблении служебным положением, поданной в суд. Школа фельдшеров не может заполнить и отправить форму подтверждения образования до даты вашего выпуска. Подтверждение лицензии требуется из любых штатов / юрисдикций, в которых вы держите или когда-либо имели профессиональную лицензию, регистрацию, разрешение или разрешение на практику в области здравоохранения.Проверки необходимы независимо от текущего статуса лицензии. Кроме того, необходимы проверки для получения лицензий / разрешений на обучение. В течение года после получения первоначальной лицензии вы должны документально подтвердить завершение не менее 4 часов одобренного Советом образования, состоящего из 2 часов по обезболиванию или выявлению зависимости и 2 часов по практике назначения или отпуска опиоидов. Совет не утверждает программы непрерывного образования, но принимает программы непрерывного образования, аккредитованные как AMA PRA Category 1, AMA PRA Category 2 и AOA Category 1A, 1B или 2. Раздел 2: Бортовая обработка (OBP) Раздел 2: Бортовая обработка (OBP) — Классы OBP БОРТОВАЯ ОБРАБОТКА (ОБП) Классы ОБП Предыдущие исследования цитируют два основных класса OBP: baseband и carrier. Этот автор считает, что предмет может быть более адекватно обсужден с тремя классы: основная полоса, несущая и поддержка (Гальярди, 1991, стр. 367-404). Три основных класса ОБП: Базовая обработка и коммутация (маршрутизация) — два подкласса: автономный и наземный, IF или RF переключение (частотная или временная область) и Поддержка обработки. OBP может значительно повысить эффективность и производительность в спутники связи с повышением стоимости и сложности. Повышенный КПД можно использовать для значительного снижения массы или для увеличенная емкость. При нынешних тенденциях к снижению запуска затрат на единицу массы, увеличенная мощность представляется логическим преимуществом выбор. Однако с текущим быстрым развертыванием мобильных услуг спутники (MSS) с LEO и несколько спутников (десятки спутников) в сети, выбор может иметь тенденцию к более легким и недорогим конструкциям. Возможность разработки, производства и развертывания жизнеспособного полного OBS / OBP спутник зависит от гораздо большего, чем от бортового контроллера и связанный электронный переключатель. Основная цель OBP — реализовать ячеистые сети. Ячеистые сети лучше всего реализовать с использованием цифровой основной полосы частот сигналы, антенны с электронным сканированием (или подвижные), ISL, Ku- или Ka-диапазон приемники и передатчики, цифровая модуляция и кодирование, а также множественные методы доступа. Многие технологии электрических или фотонных устройств представляют значительные возможности для реализации полного ОБП. Сеть со спутниковой коммутацией может быть реализована через два основных подходы: (1) полностью обрабатываются спутником и (2) поддерживаются наземный контроль. Существующие коммерческие спутниковые системы, такие как ITALSAT и планируемые к запуску НАСА ACTS полагаются на наземный контроль над В спутнике реализована бортовая коммутация. Такой подход значительно снижает сложность и, следовательно, увеличивает надежность космического корабля. Тем не мение, снижается время отклика и пропускная способность. Класс 1: обработка и переключение основной полосы частот. Обработка основной полосы частот и коммутация включает в себя демодуляцию и демультиплексирование полученных сигнал, выполнение обнаружения и исправления ошибок, удаление маршрутизации и управляющая информация (если не передается в режиме сигнализации общего канала), маршрутизация данных, наведение направленных антенн, буферизация данных, мультиплексирование данных, передача данных. Данные могут быть трех типы: с коммутацией каналов, с коммутацией сообщений или с коммутацией пакетов. Необходимый технологии включают многолучевые антенны, обработку сигналов, микропроцессоры, переключатели времени и / или пространства, ISL, протокольные процессоры и сохраненные программные переключатели.Системы LEO требуют сложной позиции и возможности наведения, управление переключением со спутника на спутник и управление переходом от луча к лучу. Класс 2: бортовая коммутация РЧ или ПЧ. Бортовое переключение РЧ / ПЧ включает переключатели RF / IF с электронным управлением, которые можно перенастроить на практически в реальном времени через наземный пульт. OBP для переключения несущей имеет стали довольно распространенными в последние годы, космический аппарат ИНТЕЛСАТ является общий пример. Бортовая регенерация игнорирования (demod-remod) теперь также довольно часто используется для увеличения отношения сигнал-шум (следовательно, с низким BER).Основная полоса обработка с коммутацией сообщений и пакетов встречается гораздо реже и обычно используется только для космических аппаратов специального назначения. Однако с быстро увеличиваются скорость, мощность и надежность микропроцессоров, тем более ожидается дальнейшее развитие значительной обработки и коммутации основной полосы частот быстро. Класс 3: Поддержка функции бортовой коммутации. Обработка бортовой поддержки охватывает несколько функциональных областей. Они включают управление волноводом параметры переключения, расчеты эфемерид для малой ширины луча, антенны с электронным сканированием, обработка протокола сети связи, специальная обработка для таких функций, как переход на НОО, ошибка обнаружение и исправление, а также эластичная буферизация и контроль. ‹ Кровля рубероидом своими руками: Как покрыть крышу рубероидом своими руками? Как открыть гаражный реечный замок – Как открыть реечный замок без ключа: пошаговая инструкция › Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * E-mail * Сайт Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев. Найти: Лучшие Последние Рубрики В деревне В частном В частном доме Дачные советы Забор из профлиста Заметки строителя Из сетки Из труб На даче Нормы Нормы безопасности Обшивка профнастилом Ограждение Постройка ограждений Правила Правила и подсказки Профлист Профнастил Профнастила Разное Рекомендации Строительные сетки Частный дом 2019 © Все права защищены. Responsive Theme создано с помощью WordPress Top