CC BY
31
УДК 502.7
АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
© 2008 г. В.В. Бойко1, В.Ю. Запорожец2
1 Южный федеральный университет, 344090, Ростов н/Д, ул. Мильчакова 8а, victoria_boyko @mail.ru
2НИИ механики и прикладной математики им. И.И. Воровича Южного федерального университета, 344090 г. Ростов н/Д, Пр. Стачки, 200/1. [email protected]
1 Southern Federal University, 344090, Rostov-on-Don, Milchakov St. 8a, victoria_boyko @mail.ru
2The Vorovich I.I. Research Institute of Mechanics and Applied Mathematics of Southern Federal University Rostov-on-Don, Stachka 200/1. [email protected]
Представленный программный комплекс создан для автоматизации информационного обеспечения государственного экологического контроля и поддержки управленческих решений и регулирования экологической ситуации в регионе. Программный комплекс включает следующие блоки: «Справочная информация», «Госконтроль», «Вода», «Воздух», «Растительный мир», «Животный мир», «Недра». Комплекс позволяет накапливать информацию, проводить ее анализ, выполнять выборки, необходимые для создания отчетной документации в различных разрезах.
Ключевые слова: программный комплекс, информационное обеспечение, экологический контроль, блоки, справочная информация, госконтроль, вода, воздух, растительный мир, животный мир, недра.
The program complex based on new «Client - Server» computer technology for information support of ecological monitoring and decision making process in state environment management is represented. The program complex allows to store, maintain and analyze the ecological monitoring information and to generate the different types of reports: by time periods, by municipal regions, by inspectors, by types of environments.
Keywords: program complex, block's structure, information support, ecological monitoring, supplemental information, state environment management, water, air, plants, animals, entrails.
Федеральный закон об охране окружающей среды определяет государственный экологический контроль как «...систему мер, направленную на предотвращение, выявление и пресечение нарушений законодательства в области охраны окружающей среды, обеспечение соблюдения субъектами хозяйственной и иной деятельности требований, в том числе нормативов и нормативных документов в области охраны окружающей среды» [1]. Для сокращения трудозатрат по выполнению рутинных операций по обработке экологической информации, собираемой природоохранными органами на протяжении ряда лет, а также соблюдения единой методологии работ и сведения к минимуму пользовательских ошибок возникает необходимость в создании системы электронного документооборота при проведении мероприятий по экологическому контролю и природоохранной деятельности, которая бы позволяла эффективно организовывать взаимодействие различных подразделений, вовлеченных в работу по экологическому контролю, избегая дублирования или потери данных. Для проведения автоматизации документооборота необходимо сформировать базу данных, включающую как юридические, так физические адреса предприятий-природо-пользователей. Это дает возможность пространственно привязать объекты к топографической основе города и применить ГИС-технологии как мощный инструмент для пространственного анализа, планирования и информационной поддержки принятия управленческих решений в области охраны окружающей среды и развития городской инфраструктуры [2].
При организации взаимодействия различных подразделений природоохранных организаций необходи-
мо включить в рассмотрение такую задачу, как выдача разрешений на различные виды негативного воздействия, например, выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух или образование отходов.
Для информационного обеспечения государственного экологического контроля крупного промышленного региона и предназначен программный комплекс (ПК) «Госконтроль».
Назначение ПК можно сформулировать следующим образом:
- обеспечение учета объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду;
- координация и планирование работы подразделений, задействованных при осуществлении государственного экологического контроля, включая всю информацию по организации и осуществлению государственного экологического контроля;
- обеспечение учета установленных нормативов и платы за негативное воздействие на окружающую среду;
- анализ имеющейся информации.
Различные подразделения в рамках одного природоохранного органа, как правило, решают свои специфические задачи и имеют свои локальные базы данных, но все они используют общую справочную информацию, которая может храниться в одной главной БД. Путем подключения механизмов распределенной базы данных можно исключить двойной ввод одной и той же информации в разные базы.
Сущность распределенной базы данных заключается в организации доступа пользователей к большим объемам информации. Это позволяет располагать данные так, что последние, с одной стороны, находят-
ся в пунктах наибольшего их спроса, а с другой - с помощью трансакций обеспечивается доступ к любым данным независимо от их местоположения.
Применение получившей в последнее время широкое распространение методологии быстрой разработки программного обеспечения RAD (Rapid Application Development) [3] для создания ПК позволяет разрабатывать программное обеспечение в сжатые сроки и предполагает:
- выполнение работ небольшим коллективом программистов (2 - 10 чел.), имеющих опыт в трансформировании в рабочие макеты предложений заказчика, а также анализе, проектировании, генерации кода и тестировании программного обеспечения с использованием CASE-средств;
-короткий производственный график (2-6 мес.);
повторяющийся цикл, при котором разработчики, по мере того, как программный продукт начинает обретать форму, запрашивают и реализуют в продукте требования, полученные через взаимодействие с заказчиком.
Применение данной технологии предполагает на первом этапе определение наиболее приоритетных функций, разрабатываемых компьютерных систем, описание информационных потребностей, а также определение временных рамок для выполнения последующих этапов.
На втором этапе работы для быстрого получения работающих макетов приложений используются различные CASE-средства, позволяющие быстро создать макеты экранов, диалогов, отчетов, определить требования разграничения доступа к данным и набор необходимой сопроводительной документации. Следующий этап предполагает непосредственную разработку приложения. Заказчик на данном этапе оценивает получаемые результаты и вносит коррективы. Тестирование системы осуществляется непосредственно в процессе разработки. В результате заказчик получает готовую систему, удовлетворяющую всем согласованным требованиям. Обучение пользователей, организационные изменения производятся на этапе внедрения приложения.
Создание компьютерных природоохранных систем на основе новых информационных технологий включает в себя ряд задач [4, 5]:
- разработку базы данных, работающей по схеме клиент-сервер;
создание клиентской части программного комплекса;
- развертывание и администрирование системы;
- формирование пакета выходных форм;
- организацию экспорта данных в вышестоящие инстанции;
- подготовку и отображение данных в сети Интернет.
Кроме того, создание информационной природоохранной системы практически невозможно без заранее продуманной и подготовленной технологии внесения изменений в эту систему. Главным этапом в жизненном цикле такой системы является не этап разработки, а этап ее эксплуатации. Заранее предусмотренные типы возможных модификаций системы
и соответствующая программная поддержка таких модификаций позволяют, не нарушая работоспособности, адаптировать ее к изменяющимся требованиям, развивать систему и интегрировать ее с другими программными комплексами.
Вся система сбора и накопления информации должна базироваться на единой нормативно-справочной информации, преобразованной к виду, пригодному для работы с ней в электронном виде.
В комплексе должны быть также предусмотрены средства, обеспечивающие обмен информации в электронном виде как между отдельными модулями программного комплекса, так и с информационными структурами, эксплуатирующимися на федеральном уровне, в округе, районе, городе, на предприятии.
С точки зрения эксплуатационных характеристик подобный программный комплекс должен обеспечивать:
накопление данных, быстрый доступ к имеющейся информации;
однотипность структур таблиц хранимой информации;
однотипность в организации выходных потоков информации на различные уровни;
- оперативную обработку и обобщение данных по любой запланированной схеме;
- получение интегральных оценок;
- анализ тенденций и т.д.
Организацию информационного обеспечения комплекса такого рода целесообразно строить по двух-звенной схеме клиент-сервер. Подобная схема позволяет оптимальным образом распределять подзадачи по обработке данных между частными клиентскими рабочими местами и общим серверным хранилищем информации. Единая серверная обработка запросов от всех клиентских рабочих мест позволяет гарантировать правильность и надежность занесения информации в базы данных, а также обеспечивает непротиворечивость, полноту и целостность этой информации. Использование единой серверной обработки на базе современной СУБД позволяет обеспечить надежную защиту от несанкционированного доступа и одновременно разграничить права доступа до уровня отдельных записей и полей.
Для использования комплекса на рабочих местах специалистов применяются специализированные гибко настраиваемые интерфейсы-оболочки, облегчающие исполнение конкретных практических задач (клиентские части ПК). Единственное к ним требование - обеспечить единообразную и удобную функционально достаточную среду для пользователя -оператора. При разработке выбираются проектные решения, обеспечивающие максимальную независимость этапа развертывания и администрирования от конкретных особенностей используемой вычислительной платформы. Наиболее сложной задачей при установке системы является настройка конфигурации системного программного обеспечения сервера: настройка операционной системы, установка наиболее подходящей СУБД, ее конфигурирование в соответствии с требованиями программного комплекса, ввод
первоначальных настроечных данных и определение прав доступа для пользователей.
При организации работы с большими массивами информации авторы, опираясь на свой практический опыт, рекомендовали бы разработку баз данных с использованием Microsoft SQL Server, с доступом, организованным через интерфейс ODBC [6].
Работа по формированию пакета выходных форм отчетов заключается в разработке структуры выходных форм, определении таблиц и полей, необходимых для формирования выходных отчетных форм, установлении связи между используемыми таблицами. Для выдачи информации в различных разрезах требуется определить необходимые группировки данных, фильтры и условия суммирования. Кроме того, следует разработать итоговые запросы к SQL-Server по каждой отдельной форме, реализующие удаленный доступ к данным, расположенным на сервере.
Очень важно, чтобы программный комплекс строился на основе общепринятых стандартов, т.е. использовал общепринятые открытые форматы данных. Архитектура ПК должна позволять добавлять, удалять и изменять отдельные компоненты системы, включать в систему новые блоки, сопрягать с существующими и вновь создаваемыми инструментальными системами.
Для облегчения возможных модификаций необходимо широко использовать метаданные различного вида, что позволит обеспечить доступ к широкому классу расширений и настроек системы без каких-либо изменений в исходном коде программ для клиентских мест.
Анализ имеющейся информации возможно осуществлять, используя технологию многомерного анализа данных OLAP (On-Line Analytical Processing). В SQL Server она представлена аналитической службой Microsoft Analysis Services. Основным компонентом аналитических служб является Analysis Server - сервис операционной системы Windows NT/2000. Этот сервер предназначен для создания OLAP-кубов на основе реляционных хранилищ данных, а также для предоставления доступа к ним из клиентских приложений.
Предлагаемый программный комплекс «Госконтроль» имеет блочную структуру, позволяющую при необходимости вносить изменения в существующие блоки и дополнять новыми разделами.
Определен список интерфейсных параметров, с помощью которых блоки обмениваются между собой информацией, разработаны стандарты на входную и выходную информацию, ее ввод, обработку, анализ; разработана концептуальная схема, отражающая структуру информационных потоков. ПК имеет дружеский интерфейс, удобное меню, обширную справочную информацию. В структуру ПК включены основные блоки «Справочники», «Справка» и информационный блок «Госконтроль», а также для описания всей совокупности природоохранных задач добавлены разделы «Воздух», «Вода», «Растительный мир», «Животный мир», «Недра», «Отходы».
Блок «Справочники» содержит следующую информацию:
1. По разделу «Общая информация»: списки муниципальных образований, природопользователей Ростовской области, лицензирующих организаций, форм собственности, отраслей, организационно-правовых форм, казначейств, сотрудников, отделов, должностей, природоохранных программ, типов состояния объектов, нарушений, типовых предписаний, природоохранных законов.
2. По разделу «Государственный контроль водных объектов»: перечень водных объектов, водных бассейнов, назначений использования водных объектов, реестр сбросов, очистных сооружений, типов гидротехнических сооружений, типов очистных сооружений, методов очистки сточных вод, технического состояния гидротехнических сооружений (ГТС), типов плотин, назначений плотин и водохранилищ, загрязняющих веществ в воде, сведения о предельно допустимых сбросах предприятий и о различных типах очистки сточных вод.
3. По разделу «Государственный контроль воздушной среды»: список загрязняющих веществ в воздухе и их предельно допустимых концентраций, типов газоочистных устройств (ГОУ).
4. По разделу «Государственный контроль за деятельностью по обращению с отходами производства и потребления»: классификатор отходов, типов отходов на полигоне, классов отходов, типов отходов в ЛПУ, список принадлежности полигонов, типов объектов хранения и захоронения отходов, назначений объектов размещения отходов, состояний объектов размещения отходов, список систем защиты окружающей среды на объектах размещения отходов, способов хранения отходов, перечень медицинских отходов, список периодов утилизации медицинских отходов, список подразделений в ЛПУ и т.д.
5. По разделу «Растительный мир»: списки по классификации растений: список отделов, классов, семейств, перечень лесов и зеленого фонда, посадок, зеленых насаждений.
6. По разделу «Животный мир»: список типов, классов, отрядов, список животных, отслеживаемых по мониторингу охоты, типов миграции животных, мест обитания животных, охотничьих хозяйств, заповедников и других охраняемых объектов.
7. По разделу «Недра» включены справочники: «Форма отвала», «Характеристика состояния отвала», «Список загрязняющих веществ в отвалах».
Блок «Госконтроль» включает перечень проверок, список нарушений, предписаний, штрафов, принятых мер, а также содержит данные о сбросах загрязненных вод от предприятий, сведения о предельно допустимых сбросах предприятий, об аварийных сбросах, контроль состояния плотин, гидротехнических сооружений, состояние укрепления берегов водных объектов, проверку лицензий предприятий, данные о выбросах загрязняющих веществ от предприятий, выбросах от всех типов городского, железнодорожного и водного транспорта, перечень ГОУ на предприятиях и данные об их техническом состоянии, сведения о предельно допустимых выбросах предприятий, об аварийных выбросах. В данный блок также включены сведения по движению, утилизации, хранению промышленных и бытовых отходов.
Блок «Вода» содержит данные 2ТП «Вода», информацию о сбросах, сведения о предельно допустимых сбросах предприятий, об аварийных сбросах, состоянии укрепления берегов водных объектов, информацию о проверке лицензий предприятий, данные о контроле состояния плотин, водовыпусков, водосбросов, прудов и водохранилищ, информацию по подготовке районов к пропуску паводковых вод, по состоянию гидропостов и гидротехнических сооружений, по проверкам выполнения первоочередных противопаводковых мероприятий.
Блок «Воздух» содержит данные 2ТП «Воздух», выбросы загрязняющих веществ от предприятий, выбросы от всех типов городского, железнодорожного и водного транспорта, перечень ГОУ на предприятиях и данные об их техническом состоянии, сведения о предельно допустимых выбросах предприятий, об аварийных выбросах.
Блок «Растительный мир» включает следующие данные в разрезе муниципальных образований: реестр растений, лесной фонд, растения из Красной книги, мероприятия по муниципальным образованиям, зелёный фонд, данные о сборах растений, внесенных в Красную книгу с данными о лицензии на сбор, разрешенное количество и фактическое количество собранных растений, цель сбора. Мониторинг растительного мира включает учет лесного фонда в ведении органов лесного хозяйства, Министерства сельского хозяйства, древесно-кустарниковой растительности; зеленого фонда муниципальных образований и нормативной потребности зеленого фонда на территории региона; учет затрат на проведение лесовосстанови-тельных и лесоохранных мероприятий, мероприятий по озеленению.
Блок «Животный мир» содержит информацию об экологическом мониторинге миграции животных, перечень многолетних наблюдений охотничьих видов животных по охотничьим хозяйствам, данные об отловах животных, внесенных в Красную книгу, сведения о характеристике государственных охотничьих заказников региона, перечень объектов животного мира, занесенных в Красную книгу, реестр мест обитания животных в области.
Блок «Отходы» учитывает сведения по движению, утилизации, хранению промышленных и бытовых отходов, является эффективным инструментом информационного обеспечения при разработке инфраструктуры обращения с отходами: оценке емкости полигонов по обезвреживанию и захоронению опасных отходов, организации объектов по обезвреживанию и переработке отходов, подготовке рекомендаций по надлежащему размещению отходов, разработке нормативно-правовой базы, выдаче рекомендаций по применению нормативных требований для всех
видов деятельности предприятии и сооружении по обращению, разработке системы мониторинга объектов размещения отходов производства и потребления, осуществлении экологического контроля.
Блок «Недра» отражает все основные характеристики недропользования: наличие лицензии на право пользования недрами, геологическои изученности, дату госрегистрации, договор аренды земли; перечень месторождении данного недропользователя с указанием уровня добычи, установленного лицензиеи, и фактического уровня добычи, отметки об уплате налога на добычу; наличие годового плана развития горных работ, маркшейдерской съемки, номер лицензии на право проведения маркшеидерскои съемки и сроки ее действия; отметку об осуществлении обязательной госстатотчетности; наличие проекта разработки месторождения и к нему заключение госэкспертизы, согласования проекта с организацией гос-гортехнадзора, с органами охраны окружающей среды. Данный раздел включает 4 основных подраздела: «Реестр шахт», «Реестр шахтных провалов», «Зоны загазованности», «Отвалы горных пород», в которых предоставляется возможность внесения информации о природопользователе - собственнике шахты, описания местоположения шахты, отметки о том, является ли данное предприятие действующим или ликвидируемым; о местоположении шахтных провалов и их объемах; заносить данные о зонах выделения газов опасных и угрожаемых и их площадях; о перечне загрязняющих веществ и их валовом выбросе в год.
Применение программного комплекса в природоохранных органах региона позволит перевести информационный процесс экологической деятельности на качественно новый уровень.
Литература
1. Перечень нормативно-правовых актов в сфере охраны окружающей среды и природопользования. Ростов н/Д, 2006.
2. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2005 г. Вып. 3. СПб., 2006.
3. Вендров А.М. Один из подходов к выбору средств проектирования баз данных и приложений // СУБД. 1995. № 3.
4. Шустова В.Л., Бойко В.В., Запорожец В.Ю. и др. Применение современных информационных технологий для решения природоохранных задач // Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования. Экология. Экономика. Экспертиза. Информатика: Материалы XXX школы-семинара. Ростов н/Д, 2002. С. 47-51.
5. Остроухова В.М., Шустова В.Л., Бойко В.В., Запорожец В.Ю. Современные компьютерные технологии в решении задач управления движением отходов // Изв. вузов. Сев.-Кавк.регион. Естеств. науки. 2003. № 3. С. 75-77.
6. Мамаев Е., Вишневский А. Microsoft SQL Server 7. Для профессионалов. СПб., 2001.
Поступила в редакцию
23 ноября 2007 г.
