Научная статья на тему 'ЦИФРОВОЙ МОНИТОРИНГ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ'

ЦИФРОВОЙ МОНИТОРИНГ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
134
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
ЦИФРОВОЙ МОНИТОРИНГ / ПРИРОДНАЯ И ТЕХНОГЕННАЯ СРЕДА / ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ / АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Корчагина Т.В., Потапов В.П., Счастливцев Е.Л.

Переход на цифровые технологии систем геоэкологического мониторинга приводит к значительному увеличению объемов мультимодальных данных из различных источников. Их интеграция возможна только путем создания специализированных цифровых платформ, позволяющих создание информационного пространства, обеспечивающего мировые стандарты обработки пространственных данных. Интеграция методов дистанционного и наземного мониторинга с цифровыми математическими моделями обеспечивает эффективную обработку больших объемов данных, существенно повышая эффективность принятия решений, а также комплексную оценку воздействия угледобывающего предприятия на состояние природно-техногенной среды

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Корчагина Т.В., Потапов В.П., Счастливцев Е.Л.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DIGITAL MONITORING OF THE NATURAL AND MAN-MADE ENVIRONMENT TO ENSURE THE ENVIRONMENTAL SAFETY OF MINING ENTERPRISES

The digital shift in geo-environmental monitoring systems leads to a significant increase in the volume of multimodal data from a variety of sources. Their integration is only possible through the creation of dedicated digital platforms that enable the creation of an information space to provide global standards for spatial data processing. Integration of remote and ground-based monitoring methods based on digital mathematical models provides effective processing of large volumes of data, significantly increasing the efficiency of decisionmaking, as well as a comprehensive assessment of the impact of coal mining enterprise on the condition of natural and man-made environment.

Текст научной работы на тему «ЦИФРОВОЙ МОНИТОРИНГ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ»

Оригинальная статья

УДК 622.85:504 © Т.В. Корчагина, В.П. Потапов, Е.Л. Счастливцев, 2022

Цифровой мониторинг природно-техногенной среды для обеспечения экологической безопасности предприятий горнодобывающей отрасли

001: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2022-6-59-67 -

Переход на цифровые технологии систем геоэкологического мониторинга приводит к значительному увеличению объемов мультимодальных данных из различных источников. Их интеграция возможна только путем создания специализированных цифровых платформ, позволяющих создание информационного пространства, обеспечивающего мировые стандарты/ обработки пространственных данных. Интеграция методов дистанционного и наземного мониторинга с цифровыми математическими моделями обеспечивает эффективную обработку больших объемов данных, существенно повышая эффективность принятия решений, а также комплексную оценку воздействия угледобы/вающего предприятия на состояние природно-техногенной среды!. Ключевые слова: цифровой мониторинг, природная и техногенная среда, экологическая безопасность, аппаратно-программный комплекс. Для цитирования: Корчагина Т.В., Потапов В.П., Счастливцев Е.Л. Цифровой мониторинг природно-техногенной среды для обеспечения экологической безопасности предприятий горнодобывающей отрасли // Уголь. 2022. № 6. С. 59-67. 001: 10.18796/0041-5790-2022-6-59-67.

ВВЕДЕНИЕ

Современная система производственного мониторинга, действующая на предприятиях угольной промышленности (горнодобывающего комплекса), хотя и построена строго в соответствии с действующим природоохранным законодательством, обладает определенной периодичностью (см. таблицу) и не обеспечивает эффективного контроля экологического состояния окружающей природной среды [1].

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Применение современных методов и средств геоэкологического мониторинга неизбежно вызывает необходимость внедрения принципиально нового класса информационно-вычислительных систем, обеспечивающих создание интегрированной среды (цифровой платформы), работающей с использованием новейших подходов к обработке больших объемов разнородной информации, поступающей уже в форме потоков.

Однако ее разработка сталкивается с существенным отставанием законодательной базы по цифровизации природопользования, обеспечения геоэкологического мониторинга и экологической безопасности ведения

КОРЧАГИНА Т.В.

Канд. техн. наук, Директор ООО СИГД АО ХК «СДС-Уголь», 650066, г. Кемерово, Россия, e-mail: t.korchagina@sds-ugol.ru

ПОТАПОВ В.П.

Доктор техн. наук, главный научный сотрудник Кемеровского филиала ФИЦ ИВТ, 650025, г. Кемерово, Россия, e-mail: vadimptpv@gmail.com

СЧАСТЛИВЦЕВ Е.Л.

Доктор техн. наук, заведующий лабораторией моделирования геоэкологических систем Кемеровского филиала ФИЦ ИВТ, 650025, г. Кемерово, Россия, e-mail: schastlivtsev@ict.sbras.ru

Периодичность производственного контроля на предприятиях угольной промышленности

Сроки Информативность

Мониторинг Способ проведения Частота проведения предоставления для принятия

данных решений

Водных ресурсов Отбор проб и их иссле- От 1 раза в месяц, (до 1 раза От нескольких суток Отсутствует

(поверхностные дование лабораторными в квартал), как правило, до нескольких недель

воды) методами по открытой воде (9-12 раз в год) (протокол)

Атмосферного Отбор проб и их иссле- До 50 замеров в год От нескольких суток Отсутствует

воздуха дование лабораторными до нескольких недель

методами (протокол)

Земельных ресурсов Полевые исследования 1 раз в 5 лет Отчет Отсутствует

Растительного Полевые исследования 1 раз в 5 лет Отчет Отсутствует

покрова

Животного мира Полевые исследования 1 раз в 5 лет Отчет Отсутствует

горных работ. Поэтому сегодня мы вынуждены ориентироваться на Указы Президента РФ и некоторые постановления Правительства РФ, которых явно недостаточно для эффективной работы современных систем мониторинга.

Следует отметить, что Постановлением Правительства РФ от 13 марта 2019 г. № 262 [2] утверждены Правила создания и эксплуатации системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ и (или) сбросов загрязняющих веществ. Однако основная масса объектов горнодобывающей промышленности не подпадает под это постановление.

Разработанный нами в процессе многолетних работ программно-аппаратный комплекс информационно-вычислительной системы экологической безопасности представляет собой в наиболее общем виде цифровую фабрику по обработке мультимодальных потоков пространственной информации [3].

Структура программно-аппаратного комплекса (рис. 1) состоит из системы взаимоувязанных во времени и пространстве блоков, обеспечивающих сбор, обработку, хранение и анализ данных мониторинга природной среды, их удобное представление для оценки контроля состояния и принятия соответствующих решений.

Программно-аппаратный комплекс как цифровая фабрика по обработке мультимодальных потоков пространственной информации обеспечивает:

• наземный и дистанционный (космический) мониторинг:

- водных ресурсов;

- почвенного покрова;

- растительного покрова и животного мира;

- снегового покрова;

- распространения и выпадения загрязняющих веществ (ЗВ) из атмосферы;

• оценку и прогноз воздействия факторов угледобычи на природную среду и человека при ведении горных работ, включающих:

- состояние и оценку качества водных ресурсов;

- состояние и оценку качества и загрязнения атмосферного воздуха и выпадения ЗВ;

- состояние и оценку качества почв и растительности;

• при взрывных горных работах расчетную оценку (на каждый взрыв):

- распространения и выпадения загрязняющих веществ из атмосферы;

- сейсмического воздействия;

1 - ППП «Эра Мониторинг»

2 - Инструментальные средства измерения пылевого загрязнения и метеорологических параметров

3 - База данных производственного и инструментального контроля загрязнения атмосферного воздуха

4 - Оценка последствий ведения массовых взрывов, распространение загрязняющих веществ, сейсмическое воздействие, акустическое воздействие

Рис. 1. Структура программно-аппаратного комплекса информационно-вычислительной системы экологической безопасности

1 - База данных производственного и инструментального контроля гидрологических, гидрохимических, физических, паразитологических и микробиологических показателей сточных, техно-природных и природных поверхностных подземных вод

2 - Подсистема оценки качества поверхностных и подземных вод по гидрохимическим показателям

3 - Подсистема формирования государственной отчетности

4 - Подсистема формирования графиков и выгрузки данных в табличной форме

Блок мониторинга отвального хозяйства

С учетом Приказа Минприроды РФ от 4 марта 2016 г. N 66 «О порядке проведения собственниками объектов размещения отходов, а также лицами, во владении или в пользовании которых находятся объекты размещения отходов, мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды на территориях объектов размещения отходов и в пределах их воздействия на окружающую среду

1. База данных о состоянии почвенного и растительного покрова, животного мира, включая данные инструментального контроля.

2. Агрохимические показатели почв, химическое и физическое загрязнение растительного и почвенного покрова.

3. Подсистема оценки экологического состояния почвенного покрова.

4. Подсистема оценки Индекса концентрации видового богатства и Индекса редких видов

- шумового воздействия;

- других физических факторов.

Сервисы системы обеспечивают интеграцию данных наземного мониторинга с данными расчетных блоков и дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Это позволяет вести эффективный оперативный контроль нарушенных и рекультивируемых земель, влияния горных работ на состояние растительного покрова, а также оценивать пылевую нагрузку на прилегающие к горным работам территории за зимний период года [4].

Важной особенностью системы экологической безопасности горнодобывающего предприятия является то, что она способна принимать и обрабатывать данные как действующего производственного экологического контроля, так и с перспективных средств мониторинга, таких как:

• стационарных постов контроля атмосферного воздуха (ПКЗ) и состояния техноприродных вод;

• передвижных экологических лабораторий (ПЭЛ);

• систем автоматизированного контроля объемов выбросов ЗВ в атмосферу, установленных на источниках выбросов в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 13 марта 2019 г. № 262;

• интеллектуальных датчиков контроля загрязнения атмосферы и техноприродных вод;

• данных, получаемых с малых летательных аппаратов;

• систем мониторинга качества воды (СМКВ) (включая «умные» датчики по отдельным ЗВ и системы автоматизированного контроля ЗВ в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 13 марта 2019 г. № 262) и т.д.

Архитектура (рис.2) программно-аппаратного комплекса (ПАК) предполагает, что взаимодействие с пользователем осуществляется через веб-интерфейс.

Поступающие запросы обрабатывает сервер приложений с установленными на нем компонентами ПАК. За отображение пространственных данных отвечает картографический сервер GeoServer. Его масштабируемость обеспечивается за счет объединения кэширующего сервера

с набором картографических серверов. Сервер данных на основе СУБД PostgreSQL обеспечивает решение задачи хранения данных, содержит средства загрузки и преобразования информации. Вызов вычислительных модулей осуществляется через REST API в комбинации с протоколом WebSocket. Для организации взаимодействия между основными компонентами используются стандартные протоколы обмена пространственной информацией, разработанные консорциумом OGC (WMS, WFS, WCS, WPS и так далее). Управление картографическим сервером осуществляется через REST API.

Экологический контроль является эффективным только тогда, когда он ведется не эпизодически (как этот вопрос решается на горнодобывающих предприятиях в настоящее время), а непрерывно в режиме текущего (реального) времени с заданной дискретностью событий. Программно-аппаратный комплекс системы (ПАК) осуществляет сбор, хранение и обработку как дискретных, так и потоков мультимодальных данных о состоянии окружающей природной среды в районе расположения и ведения горных работ предприятием.

Концептуальная модель цифровой фабрики выполнена в парадигме применения фабрик данных на основе IoT-платформы Минкомсвязи России (рис. 3) и представляет собой основной блок для последующей реализации более масштабной системы - цифрового двойника природно-техногенного комплекса.

Предлагаемое решение цифровой фабрики базируется на общих принципах и правилах построения IoT-платформы Минкомсвязи России, являясь, по сути, ее органичным расширением, что позволит в дальнейшем легко интегрировать в платформу и масштабировать ее под новые объекты и подсистемы. Цифровая фабрика представляет собой распределенную экосистему с использованием новейших цифровых технологий [5].

Платформенный подход позволяет объединить территориально распределенных участников процессов про-

Рис. 2. Взаимодействие компонентов программно-аппаратного комплекса информационной системы

Дистанционное зондирование

Датчики и сенсоры Интернета вещей

Стенды и натурные измерения

изводства и контроля (надзора), повысить уровень гибкости и кастоми-зации с учетом требований конечных пользователей.

Одним из основных элементов цифровой фабрики является блок, реализующий процедуру ETL (Extract, Transform, Load - дословно: «извлечение, преобразование, загрузка»). В его рамках данные из нескольких систем-источников проходят несколько стадий преобразования и попадают в систему-приемник, реализованный как хранилище мул ьти модальных данн ых.

Реализация на основе цифровой фабрики программно-аппаратного комплекса «ЭРАвоздух» обеспечивает мониторинг распространения атмосферных загрязнений в режиме текущего (реального) времени. Программно-аппаратный комплекс состоит из:

• средств инструментального измерения (контроля) пылевого загрязнения и метеорологических параметров атмосферного воздуха на основе технологии «Интернета вещей»;

• расчетного модуля распространения загрязняющих веществ на основе программного комплекса «Эра» 3.0, имеющего соответственную Государственную регистрацию (Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды № 140-09213/20и от 30.11.2020);

• базы данных производственного контроля и инструментального мониторинга загрязнения атмосферного воздуха;

• системы оценки распространения загрязняющих веществ, сейсмического и акустического воздействия при массовых взрывах (на каждый взрыв).

Структура программно-аппаратного комплекса мониторинга атмосферного воздуха с использованием «Интернета вещей» представлена на рис. 4.

Рис. 3. Информационная модель цифровой фабрики на основе средств контейнеризации и оркестрации

База источников аэропромвыбросов программно-аппаратного комплекса системы включает не только источники выбросов самого предприятия, но и источники, расположенные на сопредельных территориях, вклад которых в общее загрязнение превышает 5% от общего загрязнения территории. Аппаратный комплекс обеспечивает систему данными о метеорологических параметрах атмосферного воздуха, пылевом, пылегазовом загрязнении в точках установки датчиков, которые поступают, хранятся и обрабатываются в соответствующих базах данных. Комплекс обеспечивает оценку пылевого загрязнения, включая респираторную пыль, в соответствии с действующими нормативами.

В системе реализованы типовые международные протоколы сбора, обработки и передачи данных.

При работе в режиме текущего времени программно-аппаратный комплекс обеспечивает взаимодействие расчетного модуля с пылевыми (пылегазовыми) датчиками и мобильным метеокомплексом с заданной частотой. Расчетный модуль показывает распределение пылевого (пы-легазового) загрязнения атмосферного воздуха и вклад

Пыле-газовый датчик ФИЦ ИВТ (РКПА)

Рис. 4. Состав и взаимодействие элементов программно-аппаратного комплекса

Оценка уровня пылевого загрязнения атмосферного воздуха в районе горных работ ООО «Шахта № 12», изолинии в ПДК

На панели управления

Данные мобильного метеокомплекса

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

тШшежШ I Л

v : л

ч ■ Ш

ч ^ \ VI

1ЙМ

Графическое представление пылевого загрязнения датчиками по протоколу «Lora»

Графическое представление пыле-грязевого загрязнения датчиками ФИЦ ИВТ (РКПА)

Рис. 5. Пример работы программно-аппаратного комплекса мониторинга загрязнения атмосферного воздуха в режиме текущего (реального) времени

источников выброса загрязняющих веществ в общее загрязнение в районе горных работ (рис. 5).

На рис. 6 показано взаимодействие расчетного модуля с данными дистанционного мониторинга и наземной снеговой съемки при анализе выпадения пылевых частиц от всех источников выбросов на земную поверхность в районе ведения горных работ.

Снеговая съемка, совместно с датчиками «Интернета вещей» измерения пылевого и пылегазового контроля загрязнения атмосферного воздуха обеспечивает верификацию расчетного модуля программно-аппаратного комплекса мониторинга и оценки состояния атмосферного воздуха, совместно с пылевыми и пылегазовыми датчиками обеспечивает определение вклада предприятия в общее загрязнение атмосферного воздуха.

Программно-аппаратный комплекс мониторинга поверхностных и подземных вод разработан в соответствии с Приказом Минприроды РФ от 08.07.2009 № 205 «Об утверждении порядка ведения собственниками водных объектов и водопользователями учета объема забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов и объема сброса сточных вод и (или) дренажных вод, их качества» [6].

Информация поступает в базы данных мониторинга водных ресурсов (расход водных ресурсов в точках забора и сброса, гидрохимический состав техно-природных вод, пара-зитологические и микробиологические показатели в точках мониторинга). Данные в базу поступают как от аккредитованных лабораторий, определяющих гидрохимическое загрязнение в точках сброса и на открытом русле водного объекта, так и с датчиков (например, работающих по технологии «Интернета вещей») определения расхода (забор, сброс) и гидрохимического загрязнения природных и техногенных вод (рис. 7).

Для учета водоотведения средствами измерений создана схема, соответствующая форме 1.4 [6]. Она содержит сведения о ежедневном водоотведении (дата измерения, показания измерительного прибора, время его работы и расход воды). Учет объема забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов и объема сброса сточных вод и (или) дренажных вод должен производиться сред-

Рис. 6. Изолинии расчетного снегового загрязнения района горных работ АО «Салек» с учетом выбросов пыли от всех источников (а) и сравнение результатов расчета выпадения в снег с областями загрязнения снега по данным космос-нимка от 17марта 2020 года (в)

Рис. 7. Пример работы базы мониторинга водных ресурсов

ствами измерений, внесенными в Государственный реестр средств измерений.

Для учета водоотведения другими методами создана схема, соответствующая форме 1.6 [6]. Она содержит сведения о ежедневном отведении вод и прочие атрибуты (идентификатор, дату, производительность насосов или удельный расход электроэнергии, время работы оборудования). Для учета качества сбрасываемых сточных и дренажных вод создана база данных, соответствующая форме 2.2 [6]. Она содержит дату отбора пробы, наименования ингредиентов, их концентрацию, расход воды. В базе данных представлено подробное описание пунктов учета водоотведения и водопотребления (промышленное предприятие, участок, название, широта, долгота, средства учета, периодичность учета, приемник или источник вод).

Мультимодальность приема данных программно-аппаратным комплексом экологической безопасности горнодобывающего предприятия обеспечивает эффективную реализацию данных дистанционного (космического) мониторинга. Дистанционный мониторинг позволяет вести контроль состояния как почвенного и растительного покровов, так и загрязнения водных ресурсов.

Эффективность дешифрирования во многом зависит от выбора оптимальных технологических решений, проработанных методик, наземного информационного обеспечения и подбора информационно-математических моделей, подходящих для конкретного региона исследования.

Главное назначение дистанционного мониторинга - выявить очаги экологической опасности, указать места предполагаемого загрязнения, проследить динамику состояния объекта во времени. Уточнение объектов загрязнения возможно только замерами и лабораторным исследованием образцов.

Для такого мониторинга применяются различные типы космических изображений, а именно: • мульти- и гиперспектральные изображения (для анализа растительности);

• радарные изображения (для комплексного геодинамического мониторинга).

Для работы со спектральной информацией часто прибегают к созданию так называемых «индексных» изображений. Спектральные индексы, используемые для изучения и оценки состояния растительности, получили общепринятое название вегетационных индексов [7].

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) - нормализованный относительный индекс растительности - простой показатель количества фотосинтетически активной биомассы (обычно называемый вегетационным индексом). Чем лучше развита растительность во время вегетации, тем выше значение NDVI. Таким образом, NDVI - это индекс, по которому можно судить о развитии зеленой массы растений во время их роста [7, 8].

Индекс площади листа (LAI) - это безразмерная величина, характеризующая растительный покров. LAI - важный показатель в исследованиях, которые изучают состояние сельскохозяйственных культур, лесных насаждений, окружающей среды и климатических условий [9].

Содержание воды в листве (CW) является мерой количества воды, содержащейся в листве. Индекс CW является важной составляющей растительности, поскольку более высокое содержание воды указывает на более здоровую растительность [10].

Пример мониторинга растительного покрова приведен на рис. 8.

Оценка влияния горных работ на состояние растительного покрова производится на основании расчета индекса концентрации видового богатства и индекса редких видов. Для этого созданы специальные сервисы, которые находят необходимые для расчетов данные в соответствующих базах данных, сформированных в программно-аппаратном комплексе экологической безопасности горного предприятия.

Индекс концентрации видового богатства определяется по формуле:

/ =

Ш)

где - число видов;А - площадь рай-

она.

Индекс редких видов, характеризующий количество редких и исчезающих видов, определяется по формуле:

ИРВ =

С,.

Содержание хлорофилла в листе: Слева - 03.07.2021. Справа - 22.08.2021. Красный цвет - от 0 до 30 мкг/см2, желтый цвет - от 30 до 90 мкг/см2, зеленый цвет -более 90 мкг/см2

Начало

С

с

±

Нарисовать полигон ГО1 на карте

Выбираем территории обитания, попадающие в Ш

где N. - число видов данной группы (например, высшие сосудистые растения, лишайники и т.п.); С. - катего-

1

рия редкости вида (по классификации, принятой в Красной книге).

Алгоритм расчета индекса концентрации видового разнообразия и индекса редких видов растений представлен на рис. 9.

Дистанционный мониторинг почвенного покрова (рис. 10) обеспечивает контроль нарушенных, рекультивированных земель, земель с самозарастанием нарушенных площадей, качество рекультивации и эффективность самозарастания. Кроме того, современные методы дистанционной радарной съемки земли позволяют контролировать влажность почвенного покрова и другие его физические показатели.

Программно-аппаратный комплекс обеспечивает не только дистанционный контроль состояния территорий горных работ, но и сбор, хранение и обработку данных о состоянии и изменениях почвенного покрова.

В базе данных отражаются геоморфологические показатели территории горных работ, физико-механические, агрохимические, геохимические, микробиологические и паразитологические показатели состояния почвенного покрова.

Экологическое состояние почвенного покрова определяется на основании комплексного почвенно-экологического индекса (ПЭи) состояния почв на территориях, прилегающих к техногенно нарушенным участкам, который позволяет выявить степень нарушения почв и зоны влияния техногенных объектов на прилегающие территории.

Содержание влаги в листе: Слева - 03.07.2021. Справа - 22.08.2021. Красный цвет - от 0 до 0,01 г/см2, оранжевый цвет - 0,01-0,02 г/см2, желтый цвет -от 0,02 до 0,05 г/см2, зеленый цвет - 0,05 г/см2

Рис. 8. Пример дистанционного мониторинга растительного покрова на одном из предприятий Кузбасса

К

Выбрать таксономическую группу

]

С

>

•с

Вычисляем площадь полигона

V

Выбираем виды принадлежащие группе

Формируем список видов на данной территории

}

I

п

уппе

]

Находим пересечение списков (число видов)

X

Вычисляем индекс по формуле

1

Рис. 9. Алгоритм вычисления индекса концентрации видового богатства и индекса редких видов растительного покрова

Конец

ПЭи = 12,5(2 - У)П ■ Дс

>10°(КУ-Р)

А,

КК + 100

где ПЭи - почвенно-экологический индекс; V - объемная масса почвы (средняя для метрового слоя); 2 - максимально возможная плотность почв при их предельном уплотнении; П - «полезный» объем почв (в метровом слое); Дс - дополнительно учитываемые свойства почв; > 10° - среднегодовая сумма температур более 10°С; КУ - коэффициент

увлажнения (Р - поправка к этому коэффициенту); КК - коэффициент континентальности; А - итоговый агрохимический показатель.

В настоящее время ведутся работы над программно-аппаратным комплексом мониторинга отвального хозяйства. Он создается с учетом Приказа Минприроды РФ от 4 марта 2016 г. № 66 «О порядке проведения собственниками объектов размещения отходов, а также лицами, во владении или в пользовании которых находятся объекты размещения отходов, мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды на территориях объектов размещения отходов и в пределах их воздействия на окружающую среду». В составе комплекса предполагается создание сервиса оценки устойчивости отвалов.

Таким образом, созданный программно-аппаратный комплекс мониторинга экологического состояния решает проблему объединения инструментального и программного

обеспечения для различных средств предоставления данных, а также интеграции вычислительных модулей оценки состоянии окружающей природной среды на базе общей распределенной информационной платформы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Программно-аппаратный комплекс обеспечивает мониторинг, хранение, обработку информации и оценку экологического состояния природной среды в районе ведения горных работ в полном соответствии с действующим при родоохра нным за конодател ьством и позволяет проводить оценку вклада предприятия в общее загрязнение природной среды с выявлением источников, дающих наибольший вклад.

Рекультивированные земли 2021 год

Рис. 10. Пример дистанционного мониторинга почвенного покрова на горнодобывающих предприятиях

Список литературы

1. Информационно-вычислительная система экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь»: подходы, методы, модели / В.В. Устинов, В.П. Потапов, ЕЛ. Счастливцев и др. // Уголь. 2018. № 3. С.84-90. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-3-84-90.

2. Об утверждении Правил создания и эксплуатации системы автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ и (или) сбросов загрязняющих веществ. Постановление Правительства РФ от 13 марта 2019 г. № 262 // Собрание законодательства РФ. 2019. № 11. Ст. 1146.

3. Цифровые фабрики для комплексного решения задач экологической безопасности предприятий горнодобывающей отрасли / В.П. Потапов, ЕЛ Счастливцев, И.Е. Харлампенко и др. / Тезисы докладов IV Международной НПК «Горное дело в XXI веке: Технологии, наука, образование», г. Санкт-Петербург, 26-28 октября 2021 г. СПб.: Санкт-Петербургский горный университет, 2021. С.157.

4. Мониторинг, оценка и прогноз состояния окружающей природной среды на основе современных информационных технологий / В.П. Потапов, Е.Л. Счастливцев, А.Н. Куприянов и др. Кемерово: ИД «Азия», 2013. 112 с.

5. Потапов В.П., Шокин Ю.И., Юрченко А.В. Цифровые двойники как технология создания нового поколения систем экологического мониторинга горнопромышленных комплексов / Распределенные информационно-вычислительные ресурсы. Цифровые

двойники и большие данные (DICR-2019). Труды XVII Международной конференции, г. Новосибирск, 3-6 декабря 2019 г. Новосибирск: ИВТ СО РАН, 2019. С. 9-16. URL: http://elib.ict.nsc.ru/ jspui/bitstream/ICT/4694/6/DICR-2019-V3_p09-16.pdf (дата обращения: 15.05.2022).

6. Об утверждении порядка ведения собственниками водных объектов и водопользователями учета объема забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов и объема сброса сточных вод и (или) дренажных вод, их качества. Приказ Минприроды РФ от 8 июля 2009 г. № 205. URL: https://docs.cntd.ru/document/573140193 (дата обращения: 15.05.2022).

7. GIS-Lab: NDVI - теория и практика. ГИС Лаборатория. 2016. URL: https://gis-lab.info/qa/ndvi.html (дата обращения: 15.05.2022).

8. алерея индексов - ArcGIS Pro Документация. 2021. URL: https:// pro.arcgis.com/ru/pro-app/2.7/help/data/imagery/indices-gallery. htm (дата обращения:15.05.2022).

9. Cab (Leaf Chlorophyll Content) | Sentinel-Hub custom scripts. 2021. URL: https://custom-scripts.sentinel-hub.com/custom-scripts/ sentinel-2/cab/ (дата обращения: 15.05.2022).

10. Zhang F., Zhou G. Estimation of vegetation water content using hyperspectral vegetation indices: a comparison of crop water indicators in response to water stress treatments for summer maize // BMC Ecology. 2019. URL: https://bmcecol.biomedcentral.com/ articles/10.1186/s 12898-019-0233-0 (дата обращения: 15.05.2022).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ECOLOGY

Original Paper

UDC 622.85:504 © T.V. Korchagina, V.P. Potapov, E.L. Schastlivtsev, 2022

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2022, № 6, pp. 59-67 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2022-6-59-67

Title

DIGITAL MONITORING OF THE NATURAL AND MAN-MADE ENVIRONMENT TO ENSURE THE ENVIRONMENTAL SAFETY OF MINING ENTERPRISES

Authors

Korchagina T.V.1, Potapov V.P.2, Schastlivtsev E.L.2

' Siberian Mining Institute LLC, OAO KhK "SDS-UGOL'", Kemerovo, 653000, Russian Federation

2 Kemerovo Branch, Federal Research Center for Information and Computational Technologies, Kemerovo, 630090, Russian Federation

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.