Особенности технической реализации автоматизированной системы мониторинга окружающей среды Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №7/2015 ISSN 2410-700Х____

УДК 004

Слаутин Юрий Александрович,

старший преподаватель Полевщиков Иван Сергеевич,

аспирант, ассистент

ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь

E-mail: i.s.polevshchikov@gmail.com

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Аннотация

В статье рассмотрены особенности технической реализации единой системы экологического мониторинга на основе современных М2М технологий.

Ключевые слова

Экология, мониторинг, межведомственная система, М2М, одноплатные компьютеры.

Создание автоматизированной информационной системы экологического мониторинга является актуальной задачей, поскольку такая система может являться основой разработки природоохранной политики и планирования социально-экономического развития территорий и регионов. Рассмотрим особенности технической реализации данной системы на основе современных М2М технологий и с использованием существующих научных разработок [1-7].

Был разработан дешевый, компактный автономный одноплатный терминал-обработчик на базе микрокомпьютера на основе системы на кристалле BCM2835 компании Broadcom [7]. Внешний вид разработанного компьютера, имеющего компактные размеры, показан на рис. 1:

Рисунок 1 - Внешний вид терминала для М2М приложений

На основе данного одноплатного компьютера был разработан универсальный коммуникационный терминал-контроллер, который подключается к существующему оборудованию для реализации возможности передачи данных по беспроводным каналам 3G и Wi-Fi. Структурная схема такого контроллера приведена на рис. 2.

Рисунок 2 - Структурная схема коммуникационного контроллера на основе одноплатного терминала

44

_______МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №7/2015 ISSN 2410-700Х_____

На основе данного коммуникационного контроллера предполагается создание распределенной сети мониторинга состояния окружающей среды, схема которой приведена на рис. 3.

Рисунок 3 - Сеть мониторинга состояния окружающей среды с использованием разработанных

коммуникационных терминалов

В разработанную модель системы сбора, контроля и передачи данных входят контроллер карты памяти, таймеры-счетчики, UART, SPI, интерфейс звукового кодека, интерфейсы LCD и камеры, а также контроллер HDMI и ЦАП для композитного видеовыхода, встроенный аудиокодек для подключения акустической системы и др. USB-хост и контроллер физического уровня LAN реализованы на дополнительном контроллере. Кроме управляющей системы, на кристалле присутствует система питания, состоящая из солнечной батареи, аккумулятора резервного питания и схемы резервирования, автоматически подключающая аккумулятор в случае пропадания основного напряжения питания. Возможна установка радио- и спутниковых модулей.

Также следует отметить, что высокоуровневая система, используемая датчиком, плохо обрабатывает сигналы в реальном времени, поэтому, для работы с различными измерительными датчиками был разработан отдельный блок сбора данных на маломощном микроконтроллере. Данный блок реализует следующие интерфейсы для подключения датчиков: АЦП; CAN; UART; SPI; дискретные входы.

Таким образом, рассмотрена возможность объединить анализирующие программные устройства, интерфейсы датчиков, передающие беспроводные удаленные устройства в одном малогабаритном устройстве на автономном экономичном энергопитании, работающем в различных условиях.

Список использованной литературы:

1. Дулепов В.И., Лескова О.А. Экосистемный анализ. Владивосток: ВГУЭС. 2006. 248 с.

2. Игнатенко Г.К. Первичная обработка данных экологического мониторинга. Обнинск: ИАТЭ. 2006. 76с.

3. Инженерная экология: Учебник для вузов / Под ред. В.Т. Медведева. - М.: Гардарика, 2002. - 687с.

4. Темичев А.А., Файзрахманов Р.А. Проблемы современных распределенных систем мониторинга // Современные тенденции в образовании и науке: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 26 частях. 2013. С. 132-133.

5. Костарев С.Н., Середа Т.Г., Клюкин А.А., Файзрахманов Р.А. Создание автоматизированной системы непрерывной информационной поддержки принятия решений при управлении безопасным состоянием объекта захоронения отходов // Промышленные АСУ и контроллеры. 2012. № 11. С. 1-5.

6. Темичев А.А., Файзрахманов Р.А. Интеллектуализация процесса оценки производительности систем мониторинга // Актуальные вопросы образования и науки: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 11 частях. 2014. С. 136-138.

7. Файзрахманов Р.А., Слаутин Ю.А., Володин В.Д., Бикметов Р.Р., Шаронов А.А. Технические аспекты создания комплексной автоматизированной информационной системы интеллектуального мониторинга окружающей среды // Устойчивое развитие. — 2013. — №10 - С. 67-72.

© Ю.А. Слаутин, И.С. Полевщиков, 2015

45

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №7/2015 ISSN 2410-700Х_________________

УДК 004

Федоров Андрей Борисович,

студент группы ЭВТ-11 Полевщиков Иван Сергеевич,

аспирант, ассистент

ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь

E-mail: i.s.polevshchikov@gmail.com

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ ПРИ ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ ПОСТРОЕНИЮ

ЛИНЕЙНОЙ РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ (ЧАСТЬ 1)

Аннотация

В статье описаны особенности автоматизации процесса построения линейной регрессионной модели с использованием электронных таблиц (на примере Microsoft Excel). Детально показан процесс вычисления коэффициентов модели.

Ключевые слова

Регрессионный анализ, линейная регрессионная модель, электронные таблицы.

Для автоматизации расчетов в различных областях деятельности в настоящее время нашли широкое применение электронные таблицы.

Рассмотрим особенности использования электронных таблиц при построении линейной одномерной регрессионной модели. Электронные таблицы удобно использовать при обучении студентов методике построения данных моделей, поскольку эти таблицы упрощают некоторые рутинные расчеты.

Задача регрессионного анализа состоит в том, чтобы, зная множество значений на входах и выходах, построить модель, то есть определить функцию ящика, по которой вход преобразуется в выход [1-3].

Решим на конкретном примере задачу регрессионного анализа, то есть, опираясь на имеющиеся экспериментальные данные, определим функцию черного ящика, по которой вход преобразуется в выход. Для автоматизации процесса расчетов воспользуемся программой Microsoft Excel [4].

Пусть в результате проведения измерений был получен набор из n = 10 экспериментальных точек. Полученные исходные данные занесены в табл. 1.

Таблица 1

Экспе

риментальные данные

i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

X 5 7 9 11 13 16 18 20 23 25

Y. 9 8 17 23 30 40 49 49 56 70

Рассматривая экспериментальные данные, предположим, что они подчиняются линейному закону, т.е. выдвигаем гипотезу: Y = АхX + А0.

Для вычисления значений А0 и А1 воспользуемся формулами [1-2]:

А =

n n n n

ZYZX2-2 xy Z х,

i=1 i=1 i =1 i =1

nZ х2 - (I x, )2

i =1

i=1

(1)

n n

n

Z XiYi -Zy Z X,

a =

— i =1

i=1 i=1

nn

'2 \2

«Z X2 - (Z X,f

'-1 i-1 (2)

Для удобства составим с использованием Excel таблицу промежуточных вычислений, показанную на

рис. 1.

n

46