Введение к работе
Актуальность проблемы. Актуальность проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природних ресурсов обусловлена тем, что современное общество в рыночных условиях начинает испытывать все большую тревогу в связи с расточительством даров природы и земли, а также с тем, что при добыче и производстве необходимых полезных ископаемых разрушаются, приводятся в полную или частичную негодность почвенный слой земли, водоемы, фауна и другие элементы природных источников жизни и благосостояния человечества. На горных предприятиях повсеместно наблюдается выброс в биосферу газообразных отходов аэрозолей, что приводит к загрязнению не только атмосферного воздуха, но и гидросферы и литосферы. Источниками загрязнения являются продукты, выделяемые двигателями внутреннего сгорания погрузочно — транспортных систем, буровзрывные работы, ветровая эрозия земной поверхности и другие.
Охрана окружающей среды требует от горных предприятий планирования природоохранительных мероприятий и взаимосвязи их с технологическими процессами добычи и переработки полезных ископаемых. При этом приходится решать комплекс организационных и технических задач по отношению к отдельным компонентам биосферы (литосферы, гидросфере и атмосфере). Так, для угольной шахты при разработке мероприятий по охране водных ресурсов необходимо предусмотреть более двадцати мероприятий; атмосферного воздуха более десяти; охраны поверхности и почвы — более сорока.
Интенсивный путь решения экологической проблемы заключается в снижении ресурсоемкости горного производства в результате создания малоотходных и безотходных технологий, комплексного использования минерально—сырьевых ресурсов. Экологические проблемы при этом должны решаться в рамках единой технологии разработки и переработки минерально—сырьевых ресурсов.
В рамках экологической проблемы первостепенное место занимает
система экологического мониторинга. Необходимо не только контролировать и
константировать экологическую обстановку в регионе, но и прошозировать
ее состояние во времени, принимать решения по природозащитным
мероприятиям. Задача создания и эксплуатации экологической
мониторинговой системы в регионе (горнодобывающем) особенно актуальна в связи с практическим ее отсутствием как на предприятиях, так и в регионе.
Цель и задачи работы. Основная цель исследований настоящей работы заключается в разработке методов построения и проектирования информационных систем экологического мониторинга — картировании полей концентраций вредных веществ по региону и синтезе существующих локально —вычислительный сетей (ЛВС) при создании распределенной интегрированной сети предприятий и учреждений региона.
Для достижения поставленной цели в работе решаются задачи:
-
Анализ проблемы экологической безопасности горнодобывающего региона и выработка подхода к построению информационной системы экологического мониторинга региона.
-
Исследование и разработка методики предварительной классификации экологической информации для задачи построения модели концентраций основных вредных веществ по региону.
-
Разработка методики автоматизированного расчета цифровой модели карты на основе корреляционного анализа распределений экологических показателей с последующим их восстановлением в узлах регулярной сетки методом оптимальной статистической интерполяции.
4. Разработка методики создания распределенной сети ЛВС
предприятий для их интегрированных информационных потоков, в том
числе и экологической информации на основе применения имитационной
системы моделирования СИМОСС.
Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы статистической интерполяции случайных полей, кластерного анализа, имитационного моделирования и эвристические методы.
Научная новизна работы заключается в разработке:
— методики построения информационной системы экологического
мониторинга горнодобывающего региона, основанной на разработке
основных структур ЛВС и оптимального размещения пунктов установки
первичных экологических датчиков и замеров;
— методики предварительной классификации геоэкологической
информации, обеспечивающей объективное и рациональное разбиение
исходной совокупности геоэкологических данных на однородные и
квазиодиородные группы; _
— метода оптимальной взвешенной интерполяции, отличающегося
существенными преимуществами по сравнению с другими
интерполяционными методами тем, что обеспечивает максимальное
извлечение полезной информации, заключенной в данных опробывания, а
также возможность планирования оптимальной геометрии опробывания;
— методики автоматизированного расчета цифровой модели карты,
основанной на использовании предложенной эффективной форми сети
измерений и оптимальной дискретности опробывания с учетом имеющихся
замеров геоэкологической информации;
— методики создания распределенной информационной сети ЛВС
регион* Ft основе интеграции информационных потоков предприятий,
включая потоки информации геоэкологических показателей.
Практическая ценность работы. В рамках данной работы разработаны и внедрены модели классификации и цифровой модели карты региона распределения концентрации геоэкологических параметров, что позволило решить первый этап созданяя информацнояной системы экологического мониторинга.
Разработка имитационных моделей ЛВС позволила решить задачи прикладного характера: развить концепцию ЛВС CITNet в составе интегрированной сети ЛВС предприятий.
Внедрение результатов исследований. Результаты диссертации внедрены на угледобывающих предприятиях региона Канско—Ачинского бассейна в рамках разработанной концепции экологической безопасности этого региона, а также для угольных предприятий Кузбасса. Теоретические и практические результаты работы нашли применение и в научно-исследовательской работе МГГУ, выполненной по хоздоговорной теме с ГУА "Разработка экспертных систем оперативного управления качеством экологического состояния угледобывающих шахт и регионов".
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались а обсуждались:
— на Научно—технической конференции профессорско-преподавательского
и инженерно—технического состава (Россия, г.Самара, 1994);
— на Четвертой Всеукраинской научно-технической конференции
"Охрана окружающей среды и рациональное использование природных
ресурсов" СУкраина, г. Донецк, 1994);
— на Научно — технической конференции "Диагностика, информатика и
метрология —94" (Россия, г. Санкт-Петербург, 1994);
на Первом международном симпозиуме "Интеллектуальные системы—94" (Россия, г. Махачкала, 1994);
на Научно — практическом семинаре "Информационные технологии нового поколения" (Россия, г.Челябинск, 1994);
на Второй экологической конференции "Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов" (Россия, г. Москва, 1995);
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 179 страниц печатного текста, 52 рисунка, 3 таблицы, списк литературы из 84 наименований.
