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
Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Диссертационная работа:

Кутуан Ака Атаназ. Исследование и разработка архитектуры персональных вычислительных устройств атмосферного мониторинга : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.05 / Кутуан Ака Атаназ; [Место защиты: С.-Петерб. гос. электротехн. ун-т (ЛЭТИ)].- Санкт-Петербург, 2011.- 151 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2231

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Индустриальное воздействие на окружающую среду настолько велико и значительно, что требует постоянного контроля экологической обстановки. Это даёт возможность принимать своевременные меры для поддержания уровня загрязнения атмосферы в допустимых пределах.

Исследуя воздействие загрязнения на окружающую среду и её значительные изменения, которые ощущаются ежедневно, становится очевидным, что проблема охраны окружающей среды, как в отдельных регионах, так и в масштабах всей планеты, нуждается в соответствующем решении. Сегодня, невозможно найти такое долгосрочное решение без применения вычислительной техники, в частности, без применения таких устройств, как персональные вычислительные устройства атмосферного мониторинга (ПВУАМ).

Анализ показывает, что существующие в настоящее время вычислительные устройства атмосферного мониторинга позволяют сканировать, анализировать и определять состояние загрязнения атмосферы, но при этом не в полной мере отвечают предъявляемым к ним требованиям, а именно, по отношению к большому динамическому диапазону, широкой номенклатуре анализируемых газов и прочее.

Наряду с этим необходимо отметить существование криминальных действий, оказывающих влияние на окружающую среду. Так, некоторые европейские компании, пользуясь слабыми законодательными актами, незащищённостью санитарных стандартов и высоким уровнем коррумпированности стран третьего мира, совершают экономические и экологические преступления против них.

Например, 19 августа 2006 года судно Probo Koala, разгрузило несколько сотен тонн токсичных отходов в 12 местах города Абиджан (столицы республики Кот д'Ивуар). Официальные данные констатировали, что спустя несколько дней в результате выброса химически опасных отходов 17 человек умерло и более 30 000 горожан было госпитализировано с сильными ожогами кожи и лёгких. Около 100 000 граждан обратились в местную больницу с симптомами поражения от химических реакций. Экспертиза показала, что в привезённых на суднах отходах присутствовали такие токсичные продукты, как меркаптан и сероводород. Экологические преступления такого рода могут представлять серьезный риск окружающей среде и здоровью людей. Выгребной ямой для токсичных отходов и промышленных сливов развитых стран становятся страны третьего мира. Отсутствие в большинстве африканских государств нормальной законодательной базы, регулирующей обращение с опасными отходами, отсутствие жёстких правил и требований санитарных стандартов и условий влекут за собой не только смерть населения, загрязнение окружающей среды, но также вымирание и опустошение самой местности.

Автор работы отмечает, что если бы на момент происшествия большинство населения обладало своим ПВУАМ, то количество пострадавших было бы намного меньше. Это факт ещё раз доказывает, насколько важно наличие ПВУАМ. Таким образом, задача создания новых архитектур ПВУАМ или усовершенствование уже существующих является актуальной темой и требует безотлагательного решения.

В настоящее время не существует полноценно разработанных методик построения вычислительного устройства атмосферного мониторинга (ВУАМ) на базе полупроводниковых детекторов, которые обладали бы высокими качественными характеристиками и давали возможность идентифицировать уровень загрязнения окружающей среды.

Целью диссертационной работы является разработка архитектуры и методики проектирования персонального вычислительного устройства атмосферного мониторинга (ПВУАМ), обладающего улучшенными техническими характеристиками, а именно: универсальностью, оперативностью, возможностью статистической обработки, портативностью, невысокой стоимостью.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решаются следующие задачи:

1. Исследование и разработка архитектуры, принципов построения ПВУАМ с целью выявления проблем существующих устройств и качества функционирования, присущих исследуемому объекту.

  1. Разработка математической модели функционирования ПВУАМ.

  2. Разработка методики проектирования ПВУАМ.

  3. Разработка алгоритмов и программного обеспечения функционирования ПВУАМ.

Методы исследования. Исследования проводились с использованием теории построения дискретных устройств, аппарата математической статистики, принципов модульного и объектно-ориентированного программирования. Широко использовались программные пакеты Microsoft Visual Studio .NET и Microchip MPLAB IDE.

Научная новизна. Новизну представляют следующие научные результаты:

1. Разработана архитектура ПВУАМ, отличающаяся от известных
универсальностью, способностью к расширению.

2. Предложена математическая модель функционирования ПВУАМ в виде
аналитической зависимости выходного напряжения от параметров элементов его
структуры, а также количественной и качественной составляющих исследуемой
среды. Отличается от существующих расширением спектра описываемых
процессов с целью улучшения технических характеристик ПУВАМ.

3. Разработаны основы инженерной методики проектирования ПВУАМ для
одновременного автоматического получения и анализа потоков, спектров, доз
альфа-, бета-, гамма-излучения веществ, а также типов и концентраций
галоидсодержащих газов в атмосфере, ориентированной на параллельную работу
двух блоков детекторов при совмещении процессов автоматизации получения и
анализа результатов.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработана архитектура ПВУАМ, обладающая универсальностью, и
способностью к расширению.

2. Предложена математическая модель функционирования ПВУАМ в виде
аналитической зависимости выходного напряжения от параметров элементов его
структуры в частности, а также количественной и качественной составляющих
исследуемой среды.

3. Разработаны основы инженерной методики проектирования ПВУАМ для одновременного автоматического получения и анализа потоков, спектров, доз альфа-, бета-, гамма-излучения веществ, а также типов и концентраций галоидсодержащих газов в атмосфере, ориентированной на параллельную работу двух блоков детекторов при совмещении процессов автоматизации получения и анализа результатов с их оперативной передачей.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложен ряд вариантов архитектур ПВУАМ, позволяющих определять как уровень радиации, так и концентрацию галоидсодержащих газов. На один из предложенных вариантов структуры ПВУАМ зарегистрирован патент РФ на изобретение. Разработаны основы инженерной методики, позволяющей проектировать ПВУАМ, обладающие требуемыми техническими и эксплуатационными характеристиками. Также представляют интерес разработанные алгоритмы и программное обеспечение функционирования ПВУАМ.

Достоверность результатов исследования подтверждается корректным использованием математического аппарата, результатами экспериментальных испытаний макета ПВУАМ, для создания которого использовались предложенная в работе архитектура устройства и методика его проектирования.

Внедрение результатов заключается в использовании результатов работы в учебном процессе кафедры ВТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Санкт-Петербург, 2004, 2009 гг.)

Публикации. Основные теоретические и практические результаты по теме диссертации опубликованы в 4 печатных работах, среди которых 2 публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК, 1 работа в другом издании, 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 102 наименований и приложений. Основная часть диссертации изложена на 151 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунков и 5 таблиц.


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