Методы повышения эффективности системы мониторинга атмосферного воздуха

Мухин А.А. (рекомендовано чл. Корр. Волковым В.Ю.)

Целью научного исследования является объединение инновационных методов мониторинга состояния окружающей среды, систем компьютерного моделирования распространения загрязняющих веществ в атмосфере и экспертных систем. Планируется создание Web- интерфейса экспертной системы поддержки принятия решения для реагирования на изменение состояния окружающей среды

Ключевые слова: атмосфера, экология, инновационный, окружающая среда, экспертная система, моделирование, загрязнение, интерфейс

Проблема загрязнения окружающей среды в натоящее время стала очень актуальной. Так об этом 27.12.2016г. на заседании Госсовета по вопросам об экологическом развитии России в интересах будущих поколений говорил президент Владимир Путин. "Ключевой вопрос – достижение кардинального снижения выбросов вредных веществ в атмосферу, их сбросов в водоемы и в почву прежде всего за счет технологического перевооружения промышленности, внедрения наилучших доступных технологий", - подчеркнул глава государства.

Озабоченность экологической обстановкой, сложившейся в нашей стране на столь высоком уровне, свидетельствует о том, что проблема моделирования распространения загрязненных воздушных потоков в атмосфере является сложной научной и практической задачей, и исследования направленные на решение этой проблемы в данный момент актуальны как никогда.

Цель нашего научного исследования заключается в объединении инновационных методов мониторинга состояния окружающей среды, систем компьютерного моделирования распространения загрязняющих веществ в атмосфере (Comsol Multiphisiscs) и экспертных систем.

К городе Новомосковск Тульской области хорошо развита промышленность. Новомосковск является постоянно развивающимся промышленным кластером . Проблема заключается в том, что даже при условии не превышения ПДК вреднызх веществ одним из множества промышленных предприятий на территории нашего города, содержание вредных веществ в атмосфере может превышать предельно допустимые концентрациив виду большого количества таких объектов. Суммарно они могут многократно превышать нормы выбросов, что в свою очередь крайне негативно сказывается на состоянии здоровья жителей города и приводит к дополнительным затратам из федерального бюджета на здравоохранение [1].

Для мониторинага концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе мы предлагаем использовать не только стационарные посты контроля качества воздуха, но и мобильные станции на базе беспилллотный летательных аппаратов, оснащенных портативными газоанализаторами.

Эко-дронами принято называть беспилотники, использующиеся в экологии. От обычных дроной они ничем не отличаются, приставка "эко" призвана подчеркнуть их сугубо мирное, научное назначение. Такие беспилотники применяют для изучения таяния полярных льдов, с их помощью определяют пути миграции животных, обнаруживают несанкционированные свалки, борются с браконьерами, выявляют случаи нарушения норм экологического законодательства, определяют уровень загрязнения, а также влияние различных загрязнителей на глобальную экологическую ситуацию [2].

В отличии от спутников, также используемых экологами, беспилотники могут ближе подбираться к исследуемому объекту, а кроме того – взаимодействовать с окружающим пространством – участвовать в тушении пожара или, например, сеять семена растений. В Китае дроны используются для мониторинга загрязнения воздуха над электростанциями, очистительними заводами и другими потенциальними нарушителями. В рамках проекта NASA ATTREXармейский дрон Global Hawk задействовали для измерения влажности, концентрации азона и ряда других параметров стратосферы для выявления глобальных изменений в земной атмосфере.

Нет сомнений, что беспилотники по целому ряду параметров – привлекательный инструмент для экологов и других природохранителей. Они дешевле и проще в использовании, чем пилотируемая авиация и спутники, их негативное воздействия на окружающую среду минимально. В ближайшие годы мы увидим их активное использование в самых различных областях [3].

Так, например, в Китае уже используются подобные методы для мониторинга состояния окружающей среды поблизости от крупных химических производств. Что позволяет осуществлять мониторинг в реальном времени и находить области с максимальным содержанием вредные веществ.

На следующем этапе разработки предлагаемой автоматизированной системы, планируется создание Web-интерфейса экспертной ситемы поддержки принятия решения для регулирования на изменение состояния акружающей среды. На основе данных, полученных со стационарных и мобильных станций контроля, a также на основании построенных компьютерных моделей распространения загрязняющих веществ в атмосфере и на основании жалоб полученных от жителей близлежащих районов, экспертная система будет вырабатывать рекомендации по снижению выбросов для каждого отдельно взятого предприятия по каждой отдельно взятой позиции. Такой подход позволит быстро реагировать на малейшие отклонения в сторону ухудшения экологической обстановки и даст возможность в автоматическом режиме получать заранее выработанные рекомендации в каждов отдельном случае. Ценность разработки заключается в том, что при небольших финансовых затратах и минимальном штате обслуживающего персонала, мы получаем экономию средств федерального бюджета и возможность постоянного мониторинга и контроля состояния окружающей среды.

Литкратура

1. Волков В.Ю., Батышкина В.В. Интелектуальная системма экологического менеджмента атмосферного воздуха промышленного кластера. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. №3. С.272-281.

2. В экологических проектах все чаще используются беспилотники.
http://robotrends.ru/pub/1538/v-ekologicheskih-proektah-vse-chashe-ispolzuyutsya-bespilotniki 12.12.2016

3. Области применения гражданских дронов http://www.mforum.ru/news/article/113559.htm 12.12.2016