Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы контроля и определения состава веществ

Диссертационная работа:

Задыкян Анаит Арутюновна. Оптимизация структуры и алгоритмов функционирования локальных систем экологического мониторинга : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.13.- Москва, 2006.- 133 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/3238

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.

ВВЕДЕНИЕ . 4

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА (литературный обзор) 8

  1. Классификация систем экологического мониторинга 8

  2. Методы и системы мониторинга природных объектов 10

  3. Автоматизированные системы экологического мониторинга 26

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБОБЩЕННОЙ

ФУНКЦИИ ЛСЭМ 28

  1. Техногенные аварии (мгновенный точечный источник) 29

  2. Штатная эксплуатация (постоянный источник) 31

  3. Быстродействие ЛСЭМ 41

  4. Расчет производных и интегралов от концентрации поллютанта

повремени 45

2.5. Расчет особых точек графиков концентрации при источниках

мгновенного и длительного действий 49

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 58

  1. Анализ воздушных сред на содержание S02 и Р205 58

  2. Анализ водных сред на содержание Cd 68

  3. Комментарии к результатам экспериментов 74

  4. Метрологическая корректировка результатов измерений 76

ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ЛСЭМ 78

  1. Эксплутационные и конструктивные требования к ЛСЭМ 79

  2. Устройства первичной информации (УПИ) 83

4.2.1. Оптимизация приборно-методического обеспечения ЛСЭМ

по химико-аналитическим критериям 84

4.2.2. Технико-экономические критерии оптимизации выбора
приборно-методического обеспечения ЛСЭМ 89

  1. Интегрирующие и дифференцирующие каналы 95

  2. Центральный контроллер системы (ЦКС) 102

  3. Автоматизированные рабочие места (АРМ) 106

ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ЛСЭМ по

  1. Алгоритм функционирования АРМ эколога 112

  2. Алгоритм функционирования АРМ системного инженера 120

  3. Алгоритм функционирования АРМ ГУ ГОЧС 121

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123

ЛИТЕРАТУРА 124

ПРИЛОЖЕНИЕ 130

Введение к работе:

Локальные системы экологического мониторинга в отличие от больших распределенных систем экологического мониторинга (региональных, государственных и др.) создаются с целью наблюдения и прогноза экологического состояния санитарно-защитных зон и прилегающих к ним территорий крупных промышленных предприятий, особоохраняемых терріггорий, природных заповедников и др. Эти объекты мониторинга являются фортпостами на пути движения экологически опасных поллютантов, и поэтому их состояние должно постоянно контролироваться локальными системами экологического мониторинга (далее ЛСЭМ). Отдельные технические компоненты таких систем в виде: химико-аналитических комплексов, стационарных постов, стационарных и мобильных экоаналитических лабораторий и др., - разработаны и вполне доступны. Однако теоретические основы их системной организации и тем более оптимизация до настоящего времени не разработаны. Поэтому тема диссертационной работы весьма актуальна. Особую актуальность работе придает достигнутая цель - возможность применения оптимизированных по структуре, составу и алгоритмам функционирования ЛСЭМ в качестве первого звена систем экомониторинга высшего уровня.

ЛСЭМ функционируют на основе измерительной информации о текущем и прогнозируемом химическом составе наблюдаемых природных объектов. Эта информация корректируется с одной стороны с результатами производственного экологического контроля по химическому составу отходов, а с другой с биохимическими показателями экосистем: сохранение разнообразия видов флоры и фауны.

ЛСЭМ могут являться активными компонентами больших распределенных систем. Для этого обязательным является требование общей сопоставимости результатов экоаналитических измерений на основе унификации приборно-методического и метрологического обеспечения.

Следует отметить также необходимость оптимизации и унификации программно-математического обеспечения (далее ПМО). Вопрос в том, что многие ЛСЭМ разрабатываются как составные части компьютерной сети данного промышленного предприятия. Это нельзя считать правильным, так как компьютерная среда предприятий разрабатывается в первую очередь как компонент управления технологиями и может не учитывать ни специфику ЛСЭМ, ни дальнейшее включение ЛСЭМ в системы более высокого уровня.

В большинстве литературных источников цитируемых в обзоре (гл.1) речь идет или об объектах мониторинга, или об экоаналитических информационно-измерительных системах. В данной диссертации предлагается в соответствии с принципами теории управления представить ЛСЭМ в виде разомкнутой системы регулирования: техногенное воздействие —> объект мониторинга —»блок экоаналитических измерений —* измерительная информация.

Из такой постановки задачи исследований следует, что оптимизация структуры и алгоритмов функционирования ЛСЭМ возможна только при учете динамических свойств объекта мониторинга, а также статических и динамических характеристик измерений. Превращение незамкнутой ЛСЭМ в замкнутую означает создание системы управления качеством окружающей среды по ГОСТ Р ИСО 14000 «Системы управления окружающей средой».

Цель работы. Целью данной диссертационной работы является получение уравнения обобщенной функции С(х, t) «объект мониторинга - измерительная система» и на этой основе проведение оптимизации структуры и алгоритмов функционирования ЛСЭМ по совокупности химико-аналитических и технико-экономических критериев.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Предложить и обосновать математическую модель измерительной системы с учетом введения в ЛСЭМ блоков численного дифференцирования и интегрирования по времени измерительной информации и получить функцию С(х, t), являющуюся отражением функции С(х, t) в оптимальной по структуре, составу и алгоритмам функционирования ЛСЭМ.

  2. Предложить и обосновать математические модели локальной экосистемы как объекта управления ЛСЭМ в режимах «мгновенного точечного выброса» и «длительного техногенного воздействия», т.е. два варианта функции С(х, і).

  3. Экспериментально подтвердить снижение пределов обнаружения средств измерений за счет введения в ЛСЭМ блоков длительного интегрирования концентрации в пробах воды и воздуха по времени.

  4. Рассчитать технико-экономические показатели экоаналитических лабораторий как основных структурных элементов измерительного блока ЛСЭМ.

  5. Предложить оптимальную структуру и алгоритмы функционирования ЛСЭМ как при штатной эксплуатации техногенного объекта, так и в режимах техногенных аварий.

  6. Разработать общий алгоритм функционирования ЛСЭМ в целом и автоматизированных рабочих мест (АРМов) эколога, системного инженера и дежурного ГУ ГОЧС.

6 Научная новизна.

  1. Предложена структура ЛСЭМ в віще разомкнутой системы управления, включающей в себя объект мониторинга и измерительную систему, и получено математическое выражение обобщенной функции С(х, t).

  2. Впервые предложено с целью повышения быстродействия и достижения требуемых пределов обнаружения экозагрязнителей ввести в структуру ЛСЭМ как дифференцирующие каналы, так и интегрирующие по времени состав пробы.

  3. Разработаны основные направления оптимизации структуры и состава ЛСЭМ по совокупности химико-аналитических и технико-экономических критериев.

  4. Предложен оптимальный алгоритм функционирования ЛСЭМ как адаптивной измерительной системы.

Практическая значимость.

В настоящее время в России созданы и разрабатываются десятки локальных систем экологического мониторинга. Среди функционирующих ЛСЭМ следует отметить такие объекты, как космодром Плесецк, объекты уничтожения химического оружия, производственная площадка НПО Радон (Московская область). Эти объекты имеют санитарно-защитные зоны площадью десятки тысяч гектар. Среди разрабатываемых следует отметить г. Хабаровск и экосистему реки Амур. Практическая значимость полученных результатов состоит:

- в повышении основных химико-аналитических характеристик ЛСЭМ, т. е.
чувствительности, точности, экспрессности;

- в снижении как стартовых, так и эксплутационных затрат на создание и
функционирование ЛСЭМ;

- в возможности тиражирования разработанного алгоритмического базиса ЛСЭМ.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы как для

совершенствования существующих, так и при разработке новых ЛСЭМ. Положения, выносимые на защиту:

  1. Математическая модель измерительной системы с учетом введения в ЛСЭМ блоков численного дифференцирования и интегрирования по времени измерительной информации и получение функции С(х, t), являющейся отражением функции С(х, t) в оптимальной по структуре, составу и алгоритмам функционирования ЛСЭМ.

  2. Обобщенная функция локальной экосистемы как объекта управления ЛСЭМ в режимах «мгновенного точечного выброса» и «длительного техногенного воздействия», т.е. два варианта функции С(х, t).

  3. Снижение пределов обнаружения средств измерений за счет введения в ЛСЭМ блоков

длительного интегрирования концентрации в пробах воды и воздуха по времени. 4. Результаты оптимизации структуры и алгоритмов функционирования ЛСЭМ как при

штатной эксплуатации техногенного объекта, так и в режимах техногенных аварий.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19», на ежегодной студенческой научной конференции факультета "Автоматизации и Информационных Технологий" МГУИЭ - 2006.

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 133 стр., в том числе основного текста 123 стр., включая 23 рисунка и 18 таблиц. Список литературы содержит 75 наименования.

Подобные работы
Груздев Вячеслав Борисович
Разработка комплексной системы мониторинга осушки водорода в электроэнергетике
Гостева Анна Александровна
Методическое и информационное обеспечение региональных геоинформационных систем мониторинга природной среды
Арутюнова Анаит Карленовна
Разработка научно-методического обеспечения локальной системы экологического мониторинга атмосферы территориально-производственного комплекса
Катальников Антон Владимирович
Универсальный пост наблюдения локальной автоматизированной системы экологического мониторинга
Кинебас Анатолий Кириллович
Совершенствование системы контроля и мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса
Дмитриев Игорь Евгеньевич
Измерительные системы для построения трехмерных моделей природных объектов при мониторинге окружающей среды
Мальцев Андрей Васильевич
Исследование и оптимизация параметров квадрупольного генератора в составе комплекса мониторинга газовых сред
Белов Иван Юрьевич
Разработка структуры и алгоритмов функционирования системы радиочастотного обнаружения ближнего радиуса действия для высокоскоростных носителей
Одикадзе Владимир Ромазович
Развитие технологии и разработка средств мониторинга функционирования систем автоматизации сортировочных процессов
Головин Сергей Иванович
Мониторинг изнашивания деталей дизеля как средство оптимизации системы технического обслуживания

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net