Поиск - новости науки и техники

Под наблюдением. Промышленным предприятиям прописан автоматизированный экомониторинг.

Принято считать, что экологией в нашей стране занимаются недостаточно активно и системно. С этим не согласна доктор технических наук, доцент Анна МАСЛОВА из Тульского госуниверситета. По ее мнению, сейчас на государственном уровне делается многое, чтобы мы дышали хорошим воздухом и купались в чистых реках. Молодой ученый тоже вносит свой интеллектуальный вклад в решение проблемы. Анна вместе с коллегами разрабатывает автоматизированную систему мониторинга загрязнения водных объектов и атмосферного воздуха предприятиями химической промышленности. Что примечательно, создаваемая система будет состоять только из отечественных компонентов. Ее проект поддержан грантом Президента РФ. 

– Согласно статистике, наибольший техногенный ущерб людям, природе и материальным ценностям наносят пожары, транспортные происшествия, взрывы и разрушения зданий, – рассказывает Анна Александровна. – Как правило, аварийные ситуации возникают неожиданно. Это происходит в результате внезапного выхода из строя деталей, механизмов, машин и агрегатов и может сопровождаться серьезными нарушениями производственного процесса, взрывами, катастрофическими затоплениями, образованием очагов пожара, радиоактивным, химическим заражением местности. 
На территории практически каждого современного крупного города есть промышленные производства. Это источники загрязнения рек, озер, атмосферного воздуха. На предприятиях используются, перерабатываются и хранятся большие количества опасных химических веществ. Несмотря на общее снижение числа объектов промышленности в последние годы, число аварий на них возрастает. Жизнь и здоровье персонала и жителей окрестных территорий при возникновении аварийной ситуации на таких объектах находятся под угрозой. Анализ работ в области мониторинга загрязнения водных объектов и атмосферы показал, что они сопровождаются не только материальными, но и огромными людскими потерями. Поэтому большое значение имеет скорость и достоверность получаемой информации. 
Как обычно бывает, замеры загрязняющих веществ проводят однократно или с определенным интервалом в несколько раз. В этом случае информация не всегда достоверна. Необходимо круглосуточное наблюдение. Только автоматизированная непрерывная система мониторинга позволяет быстро реагировать на превышение концентраций загрязнений и вовремя принимать меры по снижению их воздействия.
Цель моего проекта – разработка автоматизированной системы мониторинга загрязнения водных объектов и атмосферного воздуха предприятиями химической промышленности. Она повысит точность оценки загрязнения окружающей среды, поможет быстрее обнаружить превышение их концентраций. Проект даст возможность создать инструмент организации и управления рациональным природопользованием. Это будет система непрерывного автоматического контроля и управления загрязнением водных объектов и атмосферного воздуха. 
Вокруг промышленных предприятий, в жилых застройках мы устанавливаем посты мониторинга с необходимым количеством датчиков. Вся информация о загрязнении окружающей среды с датчиков поступает на сервер, где она обрабатывается. Сначала выделяются периоды времени с превышением концентраций вредных соединений. Затем на электронной карте местности строится зона загрязнения. На ее размеры и конфигурацию влияют разные факторы: рельеф местности, погодные условия, застройка. 
Электронная карта наглядно показывает, какая территория, жилые объекты попадают в зону загрязнения, какое предприятие виновато в этом. Все это позволит своевременно предпринимать шаги по предотвращению подобных ситуаций. Такая система станет основой для универсальных решений по повышению качества воздуха на предприятиях и в промышленных регионах, а также по рациональному природопользованию.
– Вы разрабатываете систему сами или совершенствуете уже нечто существующее?
– Исследования по этому направлению начали проводить еще в 2001 году – я тогда была студенткой 4-го курса. В группе собрались молодые ученые, аспиранты и студенты под руководством профессоров Эдуарда Михайловича Соколова и Владимира Михайловича Панарина. Начали с отдельных промышленных предприятий Тулы. В частности, рассматривали загрязнение атмосферного воздуха на территории предприятия ОАО “Тулачермет” и в жилых кварталах вблизи него. 
В ходе проекта были созданы отдельные программные модули: программно-аппаратный комплекс сбора, обработки и отображения информации вместе с комплексом аппаратуры для измерения концентраций вредных веществ “Экомонитор”, модуль расчета и отображения зон распространения опасных химических веществ, модуль расчета распространения выбросов в воздушной среде застроенных территорий в виде компьютерной программы “Эмиссия”. 
Затем разрабатывались организационная, информационная и функциональная структуры автоматизированной системы – эти программные модули стали основой. Еще одним шагом стала разработка аппаратной части. По данной тематике наши коллеги защитили кандидатские и докторские диссертации.
До настоящего момента мы разрабатывали автоматизированную систему мониторинга загрязнения атмосферного воздуха. Сейчас занимаемся ее совершенствованием, ускорением передачи, обработки и отображения данных с использованием более современных средств. Планируем дополнить ее возможностью мониторинга объектов водной среды. Собираемся также создать единую систему мониторинга загрязнения окружающей среды. В дальнейшем будем исследовать и загрязнение почв.
– Есть ли аналоги вашей системы?
– Конечно, есть, в том числе и за рубежом. Но в рамках государственной политики по импортозамещению мы пытаемся создать свою автоматизированную систему, которая будет состоять только из родных составляющих. Вся теоретическая база тоже основывается на наших исследованиях.
Наша система обеспечит непрерывный сбор информации, что гарантирует фиксацию любых изменений в состоянии окружающей среды. Она обрабатывает и анализирует информацию значительно быстрее, чем человек, и минимально от него зависит. У нее высокая скорость передачи информации о превышении концентрации. Имеется также веб-интерфейс. Еще одно преимущество – достаточно малые габариты (по сравнению с аналогами): это особенно актуально при размещении постов мониторинга с достаточно большим количеством датчиков в городе.
Большое внимание в проекте уделяем не только аппаратной части, но и теоретическим исследованиям. Мы разработаем ряд методик и математических моделей, которые позволят усовершенствовать существующую систему.
– Как она работает?
– Складывающаяся ситуация описывается с помощью информационного портрета экологической обстановки, который является совокупностью графиков пространственно распределенных данных. Такой портрет характеризует экологическую обстановку на конкретно выбранной территории.
При мониторинге мы должны выполнить следующие процедуры: выделить территорию для наблюдения и провести обследование, составить план измерений, рассчитать количество постов для конкретной территории, сделать прогноз ее загрязнения, разработать способы более наглядного и доступного для потребителя предоставления информации.
Большое внимание должно быть уделено способам передачи данных. Сбор и хранение информации о местоположении, состоянии источников загрязнения атмосферного воздуха будет осуществляться с помощью GPS или ГЛОНАСС, а передача ее с определенной периодичностью в центральный диспетчерский пункт – с помощью GSМ-сети. 
Один из ключевых элементов автоматизированной системы – автономный экологический метеокомплекс, также разработанный нашей группой. Он проводит измерения параметров текущего состояния погодных и экологических условий, имеет функцию прогноза погоды, которая учитывает месторасположение, время года, текущее значение атмосферного давления и его изменение, скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха, количество осадков, состояние почвы, концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе и радиационного фона.
С экологического метеокомплекса вся информация поступает на центральный диспетчерский пункт, где она обрабатывается и преображается в более наглядный вид (на электронной карте местности). 
Мы намерены разработать подобную систему и для мониторинга загрязнения водных объектов вблизи химических предприятий.
– Насколько трудно решаются экологические проблемы в стране? 
– В последнее время в России им уделяется особое внимание на законодательном уровне. В связи с этим наша система после адаптации будет востребована предприятиями различных отраслей промышленности, а также государственными структурами, которые проводят контроль экологической обстановки в регионах.
– Какой результат работы вы планируете?
– Мы планируем разработать опытный образец автоматизированной системы мониторинга загрязнения водных объектов и атмосферного воздуха предприятиями химической промышленности и оформить его как объект интеллектуальной собственности, то есть получить патенты на изобретение и авторские свидетельства на программы для ЭВМ.
Планируем внедрить проект на одном из промышленных предприятий Тулы или Тульской области. Предприятие сможет проводить непрерывный мониторинг загрязнения атмосферы и водных объектов и контролировать превышение допустимых значений. При обнаружении регулярных выбросов с высокими концентрациями загрязняющих веществ можно будет своевременно принимать решения по улучшению технологического процесса, модернизации очистных установок и проведению защитных мероприятий, а также снижению штрафов за загрязнение окружающей среды. 
Беседу вела Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фотоснимки предоставлены  А.Масловой

Нет комментариев