Практическое занятие № 9 Тема: Принципы построения и структурная схема системы мониторинга загрязнений Продолжительность 2 час

При построении сис­темы мониторинга выбросов на первый план выдвигается задача ус­тановления связи характеристик загрязненной ат­мосферы (концентрации газовых молекул и аэро­золя, плотности частиц, спектральных размеров) или водного объекта с оптическими параметрами, измеряемыми с помо­щью лидара, в зависимости от метеопараметров.

Система должна удовлетворять следую­щим требованиям:

1) прием и обработка разноплановой первичной информа­ции от измерительных систем;

2) эффективное и надежное хранение полученных данных;

3) возможность удаленного управления изме­рительными системами;

4) обеспечение выдачи данных в удобном для пользователя формате вне зависимости от его ме­стоположения;

5) анализ ситуации, своевременное определе­ние источников выбросов с оценкой масштабов распространения загрязнения;

6) формирование краткосрочных и долгосроч­ных прогнозов развития состояния окружающей среды при помощи математических моделей;

7) обеспечение поддержки принятия решений на управленческом уровне.

Схема системы пред­ставлена на рисунке 4.2. Система состоит из трех блоков, каждый из которых выполняет опреде­ленную функцию.

Первый блок представлен наземной лидарной системой (НЛС), которая располагается таким образом, чтобы сум­марный радиус действия охватывал весь наблюдае­мый район. Местоположение и количество НЛС определяется исходя из особенностей наблю­даемого района. НЛС состоит из лидара и компьютера, объединенного с лидаром посредством специаль­но разработанной интерфейсной платы, кроме то­го, компьютер соединен с Центром управления системой (ЦУС) выделенным интернет-каналом.

Из Центра управления системой приходит ин­формация о заданных параметрах работы лидара. Специально разработанное программное обеспечение обрабатывает получен­ную информацию и приводит в действие лидар. Данные, полученные в результате работы лидара, упаковываются и транзитно отправляются в ЦУС.

Рисунок 4.2 – Структурная схема лидарной системы контроля загрязнений

Второй блок представлен системой метеослужб, обеспечивающих своевременное получение метео­параметров района, как от служб Роскомгидромета, так и от метеослужб, расположенных в районе мониторинга.

Третий блок – Центр управления системой, со­стоящий из совокупности модулей, каждый из ко­торых имеет определенный набор функций.

Модуль управления и администрирования. Осуще­ствляет управление системой, авторизацию пользо­вателей и является связующим звеном, регулирую­щим взаимодействие и совместную работу всех компонентов системы.

Модуль обработки первичной информации. Обеспечивает дистанционное управление и связь с первичными источниками информации (лидары, метеослужбы); организацию канала пе­редачи данных от первичных источников данных, а также первичную обработку входящей информа­ции.

Модуль моделирования и выдачи прогнозов. В мо­дуле с использованием имитационного моделирования происходит оценка уровня текущего загрязне­ния атмосферы и формирование сообщений при достижении заданных концентраций загрязняющих примесей.

Модуль хранения данных. Служит для хранения первичной информации, поступающей от подсис­темы сбора информации и внешних информаци­онных систем, хранения картографической ин­формации для данной местности, организации хранения и доступа к имеющимся знаниям в области исследования атмосферных и экологических процессов, необходимых для оцен­ки экологической ситуации в контролируемой области, хранения данных внешних систем. По­строение такого модуля целесообразно выполнить с использованием одного из SQL-серверов, таких как Oracle, Postgres или Sybase.

Модуль связи с пользователями обеспечивает взаимодействие системы с пользователями: при­нимает команды управления, получает информа­цию, выдает результаты. Для связи с удаленными машинами пользователей используется стек про­токолов TCP/IP. Модуль построен по принципу "тонкого клиента", то есть используется мощный Web-сервер, а на рабочих станциях пользователей — любой доступный Web-браузер.

Модуль управления лидарными системами при­нимает информацию от модуля моделирования и выдачи прогнозов и производит расче­ты параметрических данных для каждой НЛС, обеспечивает связь с НЛС.

С целью обеспечения функционирования предложенной лидарной системы контроля загрязнений создана единая система по экологическому мониторингу, в основе которой лежит система управления базой данных (СУБД) MySQL [81 – 89].