Inf_tekhn_v_upravl_sredoy_obit

–ультрафиолетового поглощения (для измерения концентрации оксида и диоксида углерода);

–плазменно-ионизационный (для измерения концентрации суммы углеводородов и суммы углеводородов за вычетом метана);

–поглощения бета-излучений (для контроля пыли).

Кроме того, для измерения концентрации загрязнений используются традиционные методы аналитической химии и газовой крамотографии.

В качестве устройств загрузки данных используются либо универсальные программируемые логические контролеры, либо специализированные микропроцессорные контролеры.

Устройства передачи данных состоят из передающей и принимающей аппаратуры. В качестве передающей аппаратуры применяются серийные телефонные модели, использующие стандартные протоколы СС1ТТ. В качестве принимающей аппаратуры при небольшом числе локальных узлов сети на первой стадии работы можно использовать те же модели, стыкуя их с персональными компьютерами типа 1ВМ. По мере увеличения числа узлов и доведения их до 100–150 шт. для работы в реальном времени необходимо использовать коммутаторы (отечественные или зарубежные).

Требования к средствам обработки информации

В сети наземных измерений вычислительные средства обработки информации используются практически на всех уровнях сети. В стационарных и передвижных постах загрузчик данных не только управляет работой анализаторов, но и производит первичную обработку собранных данных. В локальных и центральном вычислительных центрах вычисляются по моделям уровни загрязнения среды по основным и дополнительным ингредиентам, строятся карты изолиний, рассчитываются прогнозы, вычисляются вероятные источники загрязнений и т. п.

Вычислительный центр сети мониторинга загрязнений выполняет следующие функции:

–управление работой сети наземных измерений в оперативном, штормовом режимах и режиме проверки работоспособности;

–сбор информации от стационарных постов и передвижных лабораторий контроля загрязнений;

41

–ведение банков данных оперативного и долговременного хранения информации с обеспечением надежности хранения информации и защиты от несанкционированного доступа;

–обработку информации для получения общей картины загрязнений, для вычисления прогнозов, интегральных оценок экологического состояния среды и др.;

–подготовку и выдачу информации о загрязнениях в плановом порядке в виде сводных таблиц, картографического материала и т. п.;

–передачу информации в автоматическом режиме в главный вычислительный центр.

Вычислительный центр мониторинга выбросов выполняет следующие функции управления работой всех служб наблюдения:

–автоматический и автоматизированный сбор информации от арбитражных стационарных постов и передвижных лабораторий контроля выбросов;

–ведение банков данных информации о выбросах и информации, собранной службами наблюдения с обеспечением надежности хранения информации и защитой от несанкционированного доступа;

–обработку информации для определения вероятных источников выбросов, вычисление объемов выбросов по предприятиям, подготовку предложений по природоохранным мероприятиям, вычисление ущерба от выбросов в ОС и т. п.;

–подготовку в плановом порядке и по запросам справок, сводок о текущем состоянии по загрязнению и выбросам в ОС, ходе и эффективности проведения природоохранных мероприятий.

Сравнение функций, выполняемых центрами мониторинга загрязнений и выбросов, показывает, что состав вычислительных центров может быть достаточно близок по аппаратурной части и отличаться лишь составом программного обеспечения.

В целом аппаратура вычислительных центров включает в себя центральную ЭВМ, коммуникационную систему для приема и передачи данных и некоторое количество специальных автоматизированных рабочих мест (АРМ) для решения прикладных задач обработки и отображения информации.

Задачи региональной сети и основные требования к ней:

–регулярная (один раз в 10 мин, 30 мин, 1 ч и т. п.) передача данных измерений от стационарных постов и передвижных лабораторий;

42

–передача данных, поступающих от населения, о тревожных и аварийных ситуациях;

–передача данных по каналам связи от вычислительного центра пользователям информации региональной власти, заинтересованным организациям, населению и т. п.).

Данные, передаваемые от стационарных постов и передвижных лабораторий, невелики по объему (сотни байт), но передаются достаточно часто. Скорость передачи данных велика – сотни бит в секунду. Требования к надежности передаваемых данных не предельно жесткие, так как протекающие процессы в атмосфере и воде имеют скорость распространения десятки минут, часы.

Данные от вычислительного центра пользователям должны передаваться 1–2 раза в сутки, объем их достаточно велик (единицы и десятки килобайт). Поэтому скорость передачи и требования к надежности передачи данных должны быть достаточно высоки.

При передаче данных от точек измерения передатчиком является загрузчик данных, а приемником – оконечная ЭВМ типа персонального компьютера с процессором Pentium-IV в вычислительном центре.

При передаче данных пользователям передатчиком является оконечная ЭВМ типа 1ВМ РС, а приемником выступает автоматизированное рабочее место (АРМ) пользователя, установленное в заинтересованных службах и организациях.

Наконец, при передаче данных от населения передатчиком и приемником является человек. Во всех случаях расстояние между абонентами сети передачи данных может измеряться десятками километров.

В качестве каналов связи могут выступать радио, сотовая телефонная связь, традиционные телефонные линии, телеграф, телетайп, радиорелейные линии.

При использовании телеграфных, телетайпных, радиорелейных линий для передачи данных от точек измерения возникает необходимость

вразработке дополнительного аппаратного и программного обеспечения для стыковки каналов связи с оконечным ЭВМ, что затягивает и удорожает разработку сети наземных измерений.

Использование автоматической радиотелефонной связи широко распространено в развитых странах, в России в настоящее время в основном используются телефонные линии, которые имеют достаточную надежность при низкой скорости передачи (до 300 бод).

43

Информационное и программное обеспечение

Информационное обеспечение системы ЭМ должно содержать:

–упорядоченную структуру информационных потоков (входных, внутренних, выходных);

–инфраструктуру собственно информационной базы данных;

–методики сбора данных от стационарных и передвижных постов;

–методики передачи данных, полученных от постов различного уровня;

–методики обработки данных и расчета интегральных показателей состояния ОС;

–методики определения источников выбросов;

–структуру пользовательских организаций сети и эксплуатационных служб.

Программное обеспечение сети комплексного ЭМ должно включать:

–развитые операционные системы типа WINDOWS-XP, NT;

–стандарные базы данных типа DBASE, ORACLE с драйверами для передачи данных между различными ЭВМ;

картографическое и графопостроительное обеспечение типа MERKATOR;

–мониторы для управления сбором данных;

–прикладные пакеты программ, работающие в реальном времени, для обработки и передачи данных от стационарных постов наблюдения;

–прикладные пакеты программ для построения прогнозов и определения источников выбросов.

Базы данных сети мониторинга

Базой данных (БД) называют совокупность хранимых операционных данных, используемых прикладными системами некоторого потребителя. Основополагающим при выборе структуры БД является модель представления данных.

По способу организации различают реляционные, иерархические и сетевые БД.

Р е л я ц и о н н ы е – строятся на основе реляционной модели данных, использующей математическое понятие теоретико-множе- ственного отношения. БД при этом представляется в виде совокупности таблиц.

44

И е р а р х и ч е с к и е – строятся на основе иерархической модели данных, в которой данные имеют структуру простого дерева. БД представляется при этом в виде совокупности деревьев.

С е т е в ы е – строятся на основе сетевой модели данных, в которой данные имеют структуру ориентированного графа. БД представляется ориентированной сетью.

Выбор конкретной БД зависит от характера выполняемых задач. В соответствии с общей структурой сети наземных измерений дол-

жны быть созданы следующие основные БД: по воздуху, выбросам и отходам, водным объектам, картографии и др.

База данных по воздуху. Система сбора данных по качеству воздуха будет получать информацию о качественном и количественном состоянии метеорологических и физических величин, полученных от автоматических приборов для измерения фоновых параметров, метеорологических автоматических приборов, передвижных лабораторий и изучения движения транспорта.

Информация заносится в память и обрабатывается для дальнейшего получения параметров, которые будут использоваться при планировании природоохранных мероприятий.

База данных по воздуху включает в себя БД по выбросам в атмосферу и БД по загрязнению атмосферного воздуха. Обе должны отвечать следующим требованиям:

–иметь в наличии максимум информации, занимая наименьший объем памяти;

–обеспечивать благодаря легкому доступу быструю обработку информации;

–обладать гибкостью в отношении доступа, поиска и обработки информации;

–содержать всю необходимую статистическую информацию. Кроме того, по выбросам в атмосферу банк данных должен содер-

жать сведения о промышленных предприятиях, включая назначение и географические координаты, установленные для него предельно допустимые выбросы (ПДВ), их фактические значения и т. п.

База данных по загрязнению атмосферного воздуха содержит координаты каждого стационарного поста или место нахождения передвижной лаборатории с указанием времени измерения и привязанного к нему значения каждого измеряемого ингредиента.

45

Способы доступа в БД должны быть простыми и "направляемыми" самой системой. Порядок доступа должен зависить от организации БД.

Уровень доступа определяет точку входа в БД и область ее вывода на экран: чем выше уровень доступа, тем более обширной будет представленная информация.

Частная, с точки зрения потребителей, БД создается на трех уровнях:

–уровень доступа в БД;

–уровень прикладных программ;

–уровень данных.

На уровне доступа в БД осуществляется управление авторизованным доступом и собственно доступ в БД. Затем потребитель входит в уровень прикладных программ, в котором он может выполнить определенное число функций в зависимости от разрешенного уровня доступа. Выполнив функции, потребитель попадает в уровень данных.

Способы взаимодействия потребителя с архивом, прикладными программами и данными не должны зависеть от деталей построения БД. База должна иметь защиту от несанкционированного доступа на любом уровне.

База данных по водным объектам. По каждому речному бассейну приводятся данные о социально-экономической структуре, гидрологические и гидрогеологические параметры, водообеспеченность, данные по экстремальным ситуациям и характеристики наводнений, организация водосборной территории, данные по ирригации и дренажу, данные по качеству воды и контролю их загрязнения, гидротехнические сооружения и электростанции, земельные и растительные ресурсы, животный мир, рекреационная освоенность территории и ее перспективы, законодательные акты.

Структурно, информационно и программно БД по водным и иным объектам мониторинга выполняются аналогично вышеописанной БД по атмосферному воздуху.

Контрольные вопросы

1.Что такое ЭМ?

2.Назовите основные задачи ЭМ антропогенных воздействий.

3.Какие виды мониторинга различают по объектам наблюдения?

4.Назовите универсальные системы мониторинга.

5.Что такое комплексный ЭМ?

46

6.Назовите системы мониторинга, которые различают по характеру обобщения информации.

7.Какие системы мониторинга различают по методам наблюдения?

8.Назовите общую структуру аппаратных средств в системе комплексного ЭМ.

9.Какие функции выполняет вычислительный центр сети мониторинга загрязнений и выбросов?

10.Назовите задачи региональной сети мониторинга.

11.Какие каналы связи могут использоваться для передачи данных от стационарных постов и передвижных лабораторий?

12.Дайте определение БД сети мониторинга. Какие различают БД по способу их организации?

47