CC BY
12
Gromov Oleg Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, oleggromoff@mail.ru, Russia, Saint-Petersburg, University at the inter-parliamentary Assembly of EurAsEC,
Udahina Svetlana Viacheslavovna, candidate. of economic sciences, docent, udahi-na@mail.ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation,
Arefiev Alexander Vladimirovich, candidate of physical and mathematical sciences, docent, aaref@yandex.ru, Russia, Saint-Petersburg, University at the EurAsEC inter-parliamentary Assembly.
Tayurskaya Irina Solomonovna, candidate of economic sciences, docent, tis_ivesep@mail.ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg University of management technologies and Economics
УДК 621.311.22
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-294-299
ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ
В.М. Панарин, А.А. Маслова, Д.В. Трещев
Рассмотрена автоматизированная система информационной поддержки принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических ситуаций, в которой датчики контроля устанавливаются не на прилегающей к промышленному предприятию территории, а непосредственно на исходящей трубе, через которую осуществляется выброс вредных веществ. Одним из элементов по сбору данных является автономный экологический метеокомплекс. Разработано программное обеспечение информационной поддержки принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических ситуаций.
Ключевые слова: экологический мониторинг, прогнозирование, загрязнение атмосферы, промышленно развитая территория, моделирование.
В настоящее время весьма актуальным являются технологии мониторинга промышленных территорий с точки зрения неблагоприятной экологической ситуации. В частности мониторинга загрязнения атмосферы предприятиями различных отраслей промышленности. Но необходимо совершенствовать аппаратурно-программное обеспечение, расширять количество исследуемых параметров, повышать надежность и оперативность экспериментальных данных.
Контроль негативного воздействия на окружающую среду - одна из основных задач международного экологического сообщества, и 2017 год стал в этом вопросе знаковым для нашей страны. Мероприятия Года экологии не могли не отразиться на законотворческой деятельности - были разработаны и приняты несколько нормативно-правовых актов, которые должны улучшить экологическую обстановку в России [1-2].
С 1 января 2019 года, в соответствии с ФЗ-422 от 28.12.2017 г. отдельные стационарные источники оснащаются автоматическими средствами контроля объема или массы выбросов веществ, загрязняющих атмосферный воздух, с обязательной передачей данных в Госреестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду [3].
Для промышленных предприятий 1 категории негативного воздействия на окружающую среду на кафедре охраны труда и окружающей среды ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет» совместно с ООО «СервисСофт» разработана автоматизированная система информационной поддержки принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических ситуаций, способная выполнять функции управления и диагностики первичных измерительных устройств, а также выполняющей расчеты показателей выбросов с возможностью передачи данных в государственные органы.
294
Предлагаемая автоматизированная система конструктивно состоит из двух подсистем нижнего уровня и подсистемы верхнего уровня, размещенных в отдельных электротехнических шкафах.
Подсистема нижнего уровня контроля выбросов загрязняющих веществ размещается контейнере с обогревом и кондиционированием непосредственно на стационарном источнике выбросов. Датчики измерения параметров загрязняющих выбросов, размещенные на стационарном источнике, соединены проводными каналами с элементами электротехнического шкафа подсистемы. Данные на верхний уровень передаются по проводным каналам связи.
Подсистема верхнего уровня системы размещается в диспетчерском пункте экологического контроля предприятия и обеспечивает непрерывный контроль концентраций вредных веществ, выбрасываемых предприятием, передачу данных в Госреестр, прогнозирование возможного наступления неблагоприятных экологических ситуаций, информационную поддержку принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических ситуаций [4].
На данный момент альтернативных технологических решений и подходов, применяемых в производстве автоматизированных систем непрерывного контроля выбросов загрязняющих веществ, которая способна выполнять функции прогнозирования и предупреждения проявления неблагоприятных экологических ситуаций в реальном времени, не существует.
Автоматизированная система обеспечивают следующие основные функции:
- непрерывный контроль в реальном времени состава и объемов выбросов и сбросов в окружающую среду;
- прогнозирование возможного наступления неблагоприятных экологических ситуаций в жилых зонах, которые прилегают к предприятиям-загрязнителям;
- информационная поддержка принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических ситуаций в прилегающих к предприятиям жилых зонах;
- оптимизация технологических процессов предприятий;
- приведение производственных процессов предприятий к выполнению требований законодательства РФ и нормативам наилучших доступных технологий;
- передача значений объемов и состава выбрасываемых загрязняющих веществ в Госреестр по экологическому мониторингу.
Система имеет следующие входные данные: информация о загрязняющих веществах; информация о погодных условиях; информация о предприятии. Кроме того, система включает датчики для осуществления замеров; метеостанции; специализированное оборудование; подсистемы сбора, обработки информации; электронную карту местности и др.
Выходными параметрами автоматизированной системы непрерывного контроля выбросов загрязняющих веществ предприятий в атмосферу являются следующие: передача объемов и состава выбрасываемых загрязняющих веществ в Государственный фонд данных государственного экологического мониторинга [2].
На рис.1 представлена структура автоматизированной системы информационной поддержки принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических ситуаций.
Рис.1. Структурная схема автоматизированной системы информационной поддержки принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических
ситуаций
В состав измерительного оборудования входят: газоаналитический комплекс, измеритель скорости газового потока, измеритель запыленности контролируемой среды, датчик измерения температуры, датчик измерения давления, датчик кислорода (при необходимости), прибор измерения абсолютного содержания влаги (при необходимости) [5].
Количественные параметры работы системы:
- период передачи объемов и состава выбрасываемых загрязняющих веществ в Государственный фонд данных государственного экологического мониторинга: - 20 минут;
- период, на который прогнозируется возможное наступление неблагоприятных экологических ситуаций в жилых зонах, прилегающих к предприятиям-загрязнителям: не менее 24 часов;
- вероятность прогноза наступления неблагоприятных экологических ситуаций: - не менее 0,91;
- максимальное время, на которое вырабатываются рекомендации по поддержке принятия управленческих решений: - 24 часа;
- период выработки рекомендаций по поддержке принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных экологических ситуаций: - 20 минут;
- вероятность правильности выработки рекомендаций по поддержке принятия управленческих решений: не ниже 0,99;
- период контроль в реальном времени состава и объемов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ предприятия: - 1 минута.
Результаты расчета:
- концентраций взвешенных веществ, приведенной к нормальным условиям и пересчитанной на "сухой" газ;
- объема выбросов, приведенного к стандартным условиям;
- приведенных к стандартным условиям согласно информационно-техническому справочнику по наилучшим доступным технологиям, концентраций N02, NO, SO2, СО, NH3;
- массовых выбросов N02, NO, SO2, СО, NH3 и взвешенных веществ в атмосферу.
На рис. 2 представлена функциональная схема работы системы.
Сбор данных на сервере идет со стационарных постов мониторинга с помощью различных каналов связи. Операторы могут отслеживать изменение в параметрах.
Стационарный пост представляет собой экологическую метеостанцию (рис. 3), с помощью которой осуществляется не только сбор информации о погодных условиях, а также и о концентрациях загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Данные передаются с посредством GSM/GPRS на удаленный сервер.
ЮШЮ
iAPM 4 ЦДС ♦ БД
Локальная сеть | предприятия | |
Web-сервер
Стационарный пост
Рис. 2. Функциональная схема работы автоматизированной системы информационной поддержки принятия управленческих решений для предотвращения неблагоприятных
экологических ситуаций 296
Рис. 3. Экологическая метеостанция
Преимуществами данной экологической метеостанции являются являются: большой диапазон контролируемых параметров; применение канала связи GSM/GPRS; питание от солнечных батарей; можно устанавливать на любой территории; осуществляет экологический и метеорологический контроль; простая и удобная форма представления информации в виде таблиц, графиков, отображения на карте.
Вся информация о концентрациях загрязняющих веществ и метеорологических условиях отображается на электронной карте местности с помощью программы «Система мониторинга» (рис. 4).
Рис. 4. Программа «Система мониторинга»
Чтобы проводить мониторинг на выбранной территории, необходимо составить программу наблюдений, обозначить перечень контролируемых веществ, выбрать аппаратное обеспечение, установить временные параметры. Программа позволяет визуализировать карту с постами мониторинга со списком всех датчиков, имеется панель метеоусловий. Удобное меню, простое в использовании.
Статья подготовлена при поддержке ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет» в рамках гранта ректора для поддержки молодых ученых, проект «Разработка математических моделей прогнозирования неблагоприятной экологической ситуации на промышлен-но развитых территориях».
Список литературы
1. Суворова Г.П. Функциональная структура системы экологического мониторинга промышленного региона // Инновационный потенциал естественных наук: труды междунар. науч. конф. / Перм. Ун-т; Естестввеннонаучн. Ин-т [и др.]. Пермь: РИО Пермского университета, 2006. Т. II. Экология и рациональное природопользование. Управление инновационной деятельностью. С.139 - 144.
2. Диденко В.Г., Иванов Н.Б. О совершенствовании методики расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Волгоград: ВИНИТИ, 2004. 7 с.
3. Панарин М.В., Маслова А.А., Савинкова С.А., Панарин В.М. Автоматизированная система контроля выбросов загрязняющих веществ на источниках промышленных предприятий // Экология и промышленность России. 2021. Т. 25. № 6. С. 44-48.
4. Панарин В.М., Шейнкман Л.Э., Маслова А.А., Царьков Г.Ю., Гришаков К.В., Рыбка Н.А. Информационно-измерительная система прогнозирования и предупреждения аварийных выбросов газа в атмосферу // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 5. С. 913.
5. Прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха промышленного региона в информационно-измерительных и управляющих системах мониторинга атмосферы/ В.М. Панарин, Н.А. Рыбка, А.А. Маслова // Ежемесячный научно-производственный журнал «Экологические системы и приборы». 2019. №5. С.18-24.
Панарин Владимир Михайлович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, panarin-tsu@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Маслова Анна Александровна, д-р техн. наук, профессор, anna_zuykova@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Трещев Даниил Владимирович, аспирант, treshyov. danya@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFORMATION SUPPORT FOR MANAGEMENT DECISION-MAKING TO PREVENT ADVERSE
ENVIRONMENTAL SITUATIONS
V.M. Panarin, A.A. Maslova, D.V. Treshchev
An automated system for monitoring emissions (discharges) for information support for making management decisions to prevent unfavorable environmental situations is considered, in which control sensors are installed not on the territory adjacent to an industrial enterprise, but directly on the outgoing pipe through which hazardous substances are released (discharged). One of the data collection elements is an autonomous ecological meteorological complex, which is designed to obtain the main parameters of the current state of weather conditions. Software has been developed for informational support for making management decisions to prevent unfavorable environmental situations.
Key words: environmental monitoring, forecasting, atmospheric pollution, industrialized territory, modeling.
Panarin Vladimir Mikhailovich, doctor of technical sciences, professor, head. department, panarin-tsu@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Maslova Anna Aleksandrovna, doctor of technical sciences, professor, an-na_zuykova@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Treshchev Daniil Vladimirovich, postgraduate, treshyov.danya@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
