CC BY
55
УДК 004.428.4:504.3.054 Волосова А.С., Сверчков А.М.
ПРОГРАММНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ СБОРА И АНАЛИЗА ДАННЫХ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ АТМОСФЕРЫ ГОРОДА МОСКВЫ
Волосова Анастасия Сергеевна, студентка 4 курса факультета информационных технологий и управления; Сверчков Андрей Михайлович, ассистент кафедры компьютерно-интегрированных систем химической технологии, e-mail: andrey_sverchkov@mail.ru;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Разработка программного приложения, предназначенного для сбора и анализа данных об экологическом состоянии атмосферы города Москвы актуальна в настоящее время. Действуют нормативы загрязнения атмосферного воздуха, а также существуют различные станции контроля загрязнений, оснащенные технологическим оборудованием, позволяющим в определенные, равные промежутки времени с достаточной точностью измерять концентрации загрязняющих веществ в атмосфере. Все это вызывает необходимость разрабатывать специализированные программные приложения и позволяет закладывать в их основу работу с большими, постоянно обновляющимися потоками достоверной информации.
Ключевые слова: программное приложение, сбор данных, анализ данных, экологическое состояние атмосферы, город Москва.
SOFTWARE APPLICATION FOR COLLECTION AND ANALYSIS OF DATA ABOUT THE ECOLOGICAL STATE OF THE ATMOSPHERE OF MOSCOW
Volosova A.S., Sverchkov A.M.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The development of a software application designed for the collection and analysis of data about the ecological state of the atmosphere of Moscow is actual at present. There are standards for air pollution, and there are various pollution control stations equipped with technological equipment that allows measuring the concentrations of pollutants in the atmosphere at certain equal intervals with sufficient accuracy. All this causes the need to develop specialized software applications and allows them to be based on work with large, constantly updated streams of authentic information.
Keywords: software application, data collection, data analysis, ecological state of the atmosphere, Moscow.
В настоящее время - время активного машиностроения, нефтехимической
промышленности, цветной и черной металлургии, а также тепловой и атомной энергетики, и масштабного использования автотранспорта, по всему миру, в частности в России и ее столице возникает актуальная проблема качества атмосферного воздуха.
В промышленных центрах и многих регионах территориальными центрами государственного санитарно-эпидемиологического надзора (ЦГСЭН) совместно с природоохранными службами, региональными центрами по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды приняты меры по снижению уровня загрязнения атмосферного воздуха. Благодаря этому на промышленных предприятиях проводится наблюдение за организацией и проведением контроля качества атмосферного воздуха населенных пунктов, расположенных близко к зонам выбросов [1].
Чтобы принимать меры по контролю и улучшению экологических условий используются системы мониторинга, которые позволяют решить
следующие задачи, связанные с управлением качеством воздушного бассейна:
• контроль за соблюдением государственных и международных стандартов качества атмосферы воздуха;
• быстрое получение объективной информации о состоянии атмосферы воздуха;
• принятие решений по реализации мероприятий по снижению уровня загрязнения атмосферы воздуха на основании полученных данных;
• моделирование возможных экологических ситуаций и предсказание уровней загрязнения;
• планирование градостроительства и транспортных систем;
• своевременное обеспечение информацией государственных органов власти, природоохранных организаций и населения о качестве атмосферы воздуха и начале работы систем предупреждения о резком повышении уровня загрязнения.
Московская система мониторинга атмосферного воздуха начала создаваться в 1996 г. по решению Правительства Москвы. На данный момент система
является надежным средством решения практических природоохранных задач Москвы и важным элементом системы обеспечения экологической безопасности. Во многом это связано с тем, что система непрерывно видоизменяется и совершенствуется, оперативно реагируя на изменения в градостроительной, промышленной, транспортной сферах. Ежегодно производится корректировка сети автоматических систем контроля загрязнения атмосферы, расширяется перечень контролируемых загрязняющих веществ и метеорологических параметров, влияющих на загрязнение воздуха [2]. Сами же системы мониторинга атмосферы воздуха представляют собой комплексы технических средств, состоящих из автоматических станций контроля загрязнения атмосферы (АСКЗА) воздуха и центра сбора и обработки информации. АСКЗА обеспечивают непрерывное измерение и регистрацию качества воздуха, обработку и передачу полученных данных в центр сбора и обработки информации. Они могут быть стационарными и мобильными. Стационарные устанавливаются в жилых районах и зонах санитарной защиты промышленных предприятий. Мобильные (передвижные) станции производят измерения качества атмосферы воздуха по заданным маршрутам [1]. На территории г. Москвы (2017 г.) расположена 51 стационарная автоматическая станция контроля загрязнения атмосферы.
Одним из направлений повышения качества контроля экологического состояния атмосферы воздуха и упрощения работы с большими объемами информации, получаемыми в процессе мониторинга атмосферного воздуха, является разработка специализированного программного обеспечения для автоматизации деятельности станций контроля загрязнения атмосферы, а также для прикладного использования при прогнозировании загрязнения атмосферного воздуха. В своем большинстве программные продукты помогают повысить эффективность работы автоматических станций контроля загрязнения атмосферы, автоматизировать сбор данных от аналитических приборов, выполнять компьютерный аудит выполнения лабораторных анализов, осуществлять оперативный внутренний контроль станций [3]. Они не находятся в общем доступе и нацелены на работу с АСКЗА.
К уже существующим и обновляющимся данным о состоянии атмосферы от станций контроля простой пользователь может получить доступ только через интернет-ресурсы, в которых информация зачастую представлена в сжатом виде. С таким представлением информации не удобно работать, а прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха по сжатым данным в лучшем случае ограничено до долгосрочного или перспективного. Поэтому для получения, по возможности, наиболее полной и достоверной информации о состоянии атмосферы города Москвы, отображаемой в удобном для восприятия и использования виде, а также для осуществления как долгосрочного и перспективного, так и
оперативного и краткосрочного прогнозирования загрязнения воздушного бассейна на основе этой информации, разработано программное приложение сбора и анализа данных об экологическом состоянии атмосферы города Москвы.
Данное приложение разработано в интегрированной среде разработки приложений Delphi. В качестве места для хранения собираемой информации создана база данных (БД) MS Access 2002-2003. Данные из этой базы отображаются в программе в виде таблицы, а также в виде графических зависимостей концентраций или доли ПДКМР. загрязняющего вещества от времени. На одном графике можно отобразить зависимости по всем загрязняющим веществам, которые фиксируются выбранной АСКЗА, а также можно выбрать интересующие пользователя зависимости. Программа содержит в себе наглядный список станций контроля и предусматривает их сортировку по автономным округам города. Сами же данные от какой-либо станции контроля, отображаемые в виде таблицы, могут быть выведены либо полностью, либо за указанный период времени.
Сбор данных заключается в получении информации с сайта ГПБУ «Мосэкомониторинг» [2], где представлена информация за последние 48 часов о концентрациях и долях ПДКМР. двадцати одного загрязняющего вещества в воздухе города Москвы, зафиксированных АСКЗА с интервалом времени в 1час.
Программа обладает следующими функциями:
• сбор данных с сайта ГПБУ «Мосэкомониторинг»;
• обработка собранной информации;
• сохранение обработанной информации в базу данных;
• представление данных, содержащихся в БД, в табличном и графическом виде;
• экспорт данных в MS Excel;
• работа в автоматическом режиме;
• возможность выбора отображаемых графических зависимостей;
• анализ выбранных данных с целью выявления: превышения ПДК по загрязняющему(-им) веществу(-ам), количества таких превышений и их периодичность; самой большой концентрации по веществам и т.д.
Сбор данных может осуществляться как в ручном режиме, когда пользователь в модуле сбора данных производит выбор: для какой АСКЗА провести сбор - либо для конкретной, либо для всех имеющихся, так и в автоматическом режиме, когда программа с указанной заранее периодичностью производит сбор информации для всех имеющихся АСКЗА.
Представленные функции выполняются тремя специальными модулями программы: модуль сбора данных, модуль анализа данных, модуль отображения информации. Основной интерфейс программного приложения представляется модулем отображения информации (рис. 1). Именно в нем отображается вся собранная, обработанная и
записанная в БД информация после того, как завершается работа модуля сбора данных. В программе предусмотрен специальный модуль, применяемый для анализа собранной и структурированной в хронологическом порядке информации о концентрациях загрязняющих веществ. В нем реализован широкий спектр соответствующих функций и выполняются команды по анализу информации, результатами которых являются табличные и графические данные с
возможностью их экспорта в виде отчетов в документ MS Excel.
База данных представляет собой структурированное хранилище собранной информации о состоянии атмосферы г. Москвы. В своей структуре она содержит 51 таблицу, хранящую в себе данные от соответствующей АСКЗА и таблицу с данными о загрязняющих веществах.
Рис. 1. Интерфейс модуля отображения информации с данными от АСКЗА Бутлерова
Описанное программное приложение может быть использовано как информационная база, позволяющая быстро отыскать достаточно полную информацию по конкретной станции контроля и для конкретного загрязняющего вещества за промежуток времени от 1 часа до нескольких лет. С помощью данной информации можно выявлять превышения концентраций, частоты превышений и их закономерности. Также данная информация может использоваться для расчетов по прогнозированию загрязнения атмосферного воздуха в г. Москве. Поэтому применять данное программное приложение можно в учебном процессе для задач прогнозирования. Так как приложение несет в себе информацию об уровне загрязнения атмосферы, то оно также может быть полезно и для населения города Москвы.
Список литературы
1. Соколов, В. Автоматические станции контроля загрязнения атмосферного воздуха. Газоанализаторы и пылемеры / В. Соколов // Оборудование Технический Альманах. - 2007. - №1 (3). - С. 75-78.
2. Система мониторинга атмосферного воздуха в Москве [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mosecom.ru/air/ (дата обращения: 23.03.2017).
3. Программное обеспечение [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ligaoao.ru/programmnoe-obespechenie
(дата обращения: 23.03.2017).
