ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ИЗ УДАЛЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ИЗ УДАЛЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Тустикбай Айнур Муратбеккызы

магистрант, Международный Университет Информационных Технологий,

Казахстан, г. Алматы

DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATION SYSTEM FOR ENVIRONMENTAL MONITORING DATA PROCESSING FROM REMOTE SOURCES

Ainur Tustikbay

Master degree candidate, International Information Technology University,

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

В настоящее время для качественного экологического мониторинга применяются передовые технологии, современные оборудования и средства измерения. В данной статье предоставлена информация о загрязнении атмосферного воздуха на территории Республики Казахстан, в точности города Алматы в результате экологического мониторинга. Проанализирована высокая необходимость разработки технологий, средств контроля и управления уровнем загрязнения с целью уменьшения техногенного воздействия на атмосферу. В результате анализа сформирован список необходимых функциональных требований к разрабатываемой информационной системе, определены сильные и слабые стороны. В статье также приводится описание процессов разработанной системы, производящей расчет концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, поступающих от стационарных источников загрязнения при помощи установленных датчиков.

ABSTRACT

At present, there are advanced technologies, modern equipment and measuring instruments for high-quality environmental monitoring. This article provides information on air pollution on the territory of the Republic of Kazakhstan, exactly the city of Almaty as a result of environmental monitoring. Also, in the article the high need for the development of technologies, means of monitoring and controlling the level of pollution in order to reduce the technogenic impact on the atmosphere has been analyzed. As a result of the analysis, a list of necessary functional requirements for the developed information system was formed, strengths and weaknesses were identified. The article also provides a description of the processes of the developed system that calculates the concentration of pollutants in the atmosphere coming from stationary sources of pollution using installed sensors.

Ключевые слова: экологический мониторинг, экология, моделирование, загрязнение, индекс загрязнения атмосферы, окружающая среда, система, обработка данных.

Keywords: environmental monitoring, ecology, modeling, pollution, air pollution index, environment, system, data processing.

Введение. Проблема загрязнения окружающей среды и связанного с этим нарушения экологического равновесия в природе является актуальной на сегодняшний день, в связи с чем она отнесена к категории глобальных. Загрязнение окружающей среды различными предприятиями, заводами, транспортными средствами оказывает пагубное влияние на состояние экологии в целом и наносит огромный ущерб здоровью населения. Экологическая проблема имеет первенствующее социальное и экономическое значение.

Загрязнение атмосферы Казахстана преимущественно связано с выбросами предприятий цветной и черной металлургии, нефтегазового комплекса и тепловых электростанций. По последним данным выполненных расчетов на одного жителя Республики Казахстан в год выбрасывается в среднем до 200 кг несущих вред окружающей среде химических соединений.
Увеличение количества строительства крупных промышленных объектов на территории Республики приводят к увеличению уровня загрязнения воздуха, что является причиной ухудшения состояния здоровья населения и экологии. Мониторинг загрязнения атмосферы – это объемный проект, который играет ключевую роль в вопросах экологии.

Для реализации информационной системы мониторинга окружающей среды необходимо выполнить анализ всех природных явлений и выявить их воздействие на состояние атмосферы, также определить и проанализировать основные загрязняющие факторы. В нашем случае это перечисленные выше стационарные загрязнители: предприятия, заводы, фабрики, ТЭЦ и другие промышленные объекты. Для определения уровня загрязнения необходимо производить замеры выбросов с определенной периодичностью на определенной территории, используя выбранную методику исследования. По итогам расчета концентрации воздуха, должны быть получены численные выражения, показывающие состояние окружающей среды. Поскольку мы живем в век информационных технологий, данная работа заключается в программной реализации описанных выше действий, то есть создание системы обработки данных экологического мониторинга для расчета и вывода индекса загрязнения атмосферы.

Эффективно функционирующая система мониторинга окружающей среды и природных ресурсов способствует решению следующих задач:

• получение достоверной и сопоставимой информации о состоянии окружающей среды. Об источниках антропогенного воздействия, факторах среды обитания, влияющих на состояние здоровья населения;
• оценка и прогноз состояния окружающей среды, уровней антропогенного воздействия, показателей состояния биосферы, функциональной целостности экосистем;
• обеспечение данными для проведения анализа эффективности принимаемых управленческих решений и проводимых мероприятий по обеспечению экологической безопасности.

Карта процесса. Основное назначение карты процесса – это представлять технологию выполнения процесса. Карта основных процессов системы приведена на рисунке 1. Основными процессами являются 5 процесса такие, как регистрация, определение местности, демонстрация концентрации воздуха, определение действия воздуха на организм и предоставление рекомендаций для здоровья. К процессам управления относятся: управление экологией, управление архитектурой системы, управление финансами, управление стратегическим развитием. Вспомогательные процессы – IT-обеспечение, обеспечение датчиками, обеспечение безопасности, обеспечение сервисной поддержки датчиков. К основным потребностям пользователей относятся такие характеристики приложения как доступность, точность данных, понятный интерфейс (user-friendly), удобность и скорость работы системы. На выходе пользователь получает данные о концентрации воздуха, индекс загрязнения, а также предупреждение о вреде и опасности для здоровья.

Рисунок 1. Карта процессов

Анализ. В результате проведенного анализа системы были объективно выявлены сильные и слабые стороны, а также возможности и угрозы. Подробное описание приведено в таблице 1 ниже.

Таблица 1.

SWOT Анализ

Выводы. Полученные данные в результате экологического мониторинга могут быть использованы в области экологии и охраны окружающей среды, для дальнейшего ведения работ по разработке улучшения качества атмосферного воздуха в населенных пунктах. Результаты выполненных исследований в данной работе представляют интерес для проектных организаций, разрабатывающих проекты транспортной инфраструктуры и генеральных планов развития города, для медицинских учреждений и для экологических компаний. Также полученные сведения могут быть полезны для сопоставления санитарно – эпидемиологическими органами, степени загрязнения окружающей среды в интересах обеспечения экологически безопасного проживания населения.  Достоверность полученных результатов обоснована использованием большого объема исходных данных за рассматриваемые годы и высоких технологий. А также подтверждается корректным выбором методик исследований, с применением современных математико-статистических методов обработки исходного материала. 

Список литературы:

1. Стратегия по окружающей среде в ННГ.: Основополагающий документ (Предотвращение и контроль загрязнения окружающей среды) -Всемирная организация здравоохранения европейское региональное бюро. -  2006-№ 4. – С. 92-128.
2. В.И.Наац, И.Э.Наац - Математические модели и численные методы в задачах экологического мониторинга атмосферы – Москва, Физматлит 2010- Т. 4. – С. 101-117.
3. В.И.Наац, И.Э.Наац, Р.А. Рыскаленко - Параметризированные модели теории переноса в задачах экологического мониторинга атмосферы и принцип минимакса - Ставропольский государственный университет (Ставрополь) 2009-No 2. – С. 132-172;
4. А.К.Муртазов - Экологический мониторинг [Электронный ресурс]- URL-  http://www.rsu.edu.ru/files/e-learning/murtazov_eco_mon.pdf
5. KPMS, Документация CMK. Карта процесса [Электронный ресурс]- URL - https://www.kpms.ru/Procedury/Q_Process_Map.htm