Структура программного пакета по систематизации и обработке данных автоматизированной системы контроля качества воздуха

Для создания программного пакета использовалась система быстрой разработки приложений – Delphi 7. К несомненным достоинствам Delphi относится платформенная независимость, т.е. возможность переносить готовый продукт на разные операционные системы с незначительным изменением кода.

На рис. 2 представлена структура связей составных частей программного пакета систематизации и обработки данных автоматизированной системы контроля качества воздуха.

Рис 2. Структурная схема связей в программном пакете

Структура программного пакета разрабатывалась исходя из четырех типов приборного оснащения, составляющих автоматизированную систему. Программный пакет состоит из шести подпрограмм:

1. Подпрограмма «Метеостанция АМК». Выбирает из массива файлов определяемые пользователем метеорологические и турбулентные параметры и записывает их в единый файл.

2. Подпрограмма «Газоаналитика». Производит выборку и усреднение данных концентраций газовых примесей из выходных данных газоаналитического оборудования. Определяет статистические параметры рядов за указанный период времени.

3. Подпрограмма «Фотометр SP7». Производит выборку и усреднение аэрозольной оптической толщи на разных длинах волн и общего влагосодержания, определяемых солнечным фотометром SP7. Определяет статистические параметры рядов за указанный период времени.

4. Подпрограмма «Спектрометр ДСА». Производит выборку и усреднение общей счетной концентрации и распределения аэрозольных частиц по размерам в диапазоне 1,6-200 нм и 300-1000 нм. Определяет статистические параметры рядов за указанный период времени.

5. Подпрограмма «Синхронизация». Использует выходные данные подпрограмм «Метеостанция АМК», «Газоаналитика», «Фотометр SP7», «Спектрометр ДСА» и записывает их в единый текстовый файл. Подпрограмма совмещает данные в общую строку по признаку равенства даты и времени.

6. Подпрограмма «База данных». Предназначена для записи в таблицу БД синхронизированных данных, являющихся итогом работы подпрограммы «Синхронизация». Имеет функцию создания и восстановления базы данных, входящих в программное обеспечение метеорологической станции. Также данная подпрограмма использует определяемые параметры техногенных выбросов, получаемые в результате работы подпрограммы «Газоаналитика» и записывает их базу данных разработанной программы расчета распространения атмосферных примесей от антропогенных источников [111].

Алгоритмы подпрограмм построены на копировании данных из файлов, генерируемых оборудованием. Поскольку данные имеют текстовый формат, реализация алгоритмов осуществляется исходя из структуры файлов с использованием развитых средств обработки среды Delphi [16].

Описание работы аппаратно-программного комплекса

Программное обеспечение метеорологической станции АМК представляет собой программный комплекс, который автоматически сохраняет результаты измерений на жестком диске компьютера в виде файлов в задаваемые сроки наблюдений. Выходными данными программного обеспечения метеокомплекса являются усредненные значения метеорологических величин и их статистические характеристики, а также определяемые параметры турбулентности, которые записываются в базу данных [31].

Результаты измерений с помощью диффузионного спектрометра аэрозолей (ДСА) и счетчика аэрозольных частиц ПК.ГТА-0,3-002 сохраняются в текстовых файлах, которые содержат информацию о дате и времени выполнения измерений и данные о счетных концентрациях аэрозоля по диаметрам

Выходными данными работы программного пакета солнечного фотометра SP7 являются файлы, содержащие спектральные характеристики прозрачности атмосферы.

Универсальное программное обеспечение «Recv_com» газоанализаторов ЗАО «ОПТЭК» (г. Санкт-Петербург) обрабатывает и выводит в файл сигналы встроенных АЦП. Выходной файл программы является текстовым и содержит дату, время и результаты измерений концентраций газа. Также в файл может выводиться информация о результатах периодической внутренней калибровки прибора.

Программный пакет систематизации и обработки данных измерений автоматизированной системы контроля качества воздуха представляет собой стандартное Windows-приложение, инициируемое запуском исполняемого файла Batch.exe. При запуске приложения появляется главное окно программы (рис. 3), на котором расположены шесть кнопок быстрого доступа. Запуск подпрограмм «Метеостанция АМК», «Фотометр SP7», «Спектрометр ДСА» и «Газоаналитика» инициирует процедуру открытия файлов, в ходе которой пользователь должен выбрать необходимые для обработки файлы.

Рис. 3. Внешний вид программы систематизации и обработки данных автоматизированной системы контроля качества воздуха

Подпрограмма «Синхронизация» обеспечивает запись выходных данных, полученных в результате выполнения подпрограмм «Метеостанция АМК», «Фотометр SP7», «Спектрометр ДСА» и «Газоаналитика» в общую таблицу по признаку равенства даты и времени измерений. После выполнения подпрограммы автоматически вызывается окно сохранения результирующего файла, имеющего текстовый формат.

Подпрограмма «База данных» использует результирующий файл, получаемый подпрограммой «Синхронизация» для записи в базу данных. Таблица базы данных имеет 140 полей и поле ключевого идентификатора. Данное количество столбцов обусловлено общим количеством параметров, измеряемых автоматизированной системой контроля качества воздуха.

Подпрограмма «База данных» содержит процедуру восстановления базы данных метеорологических и турбулентных характеристик атмосферы, поставляемой в составе программного обеспечения метеорологического комплекса АМК. Данная процедура запускается пользователем только после создания выходного массива данных. Результатом работы является восстановленная таблица БД, которая может быть использована программным обеспечением метеорологического комплекса. Также в составе подпрограммы имеется процедура записи в базу данных параметров выбросов промышленных предприятий. Определяемые параметры техногенных выбросов передаются и используются в разработанной автором программе расчета распространения атмосферных примесей от антропогенных источников [16, 96-98].

Заключение

Разработанный аппаратно-программный комплекс предназначен для мониторинга содержания атмосферных загрязняющих веществ на стационарном пункте, при проведении маршрутных и подфакельных наблюдений, а также для автоматизации процессов измерений, сбора, хранения и обработки получаемой информации. Кроме того, комплекс может использоваться для научных исследований природных сред, процессов и явлений. В настоящее время с помощью аппаратно-программного комплекса формируется база данных концентраций приземного озона в атмосфере г. Улан-Удэ (Свидетельство Роспатента № 2008620238), аэрозольных частиц по размерам, турбулентных и радиационных характеристик атмосферы [18].