Введение к работе
Актуальность работы. Одним из важнейших проектов ОАО "Газпром" в настоящее время является проект строительства "Северо-Европейского газопровода" (СЕГ), газотранспортной системы из России в Европу через акваторию Балтийского моря. Реализация проекта решить целый ряд проблем, связанных с транзитом российского газа в Западную Европу через третьи страны, обеспечивая возможность оперативного маневрирования потоками газа. Проект СЕГ имеет высокую экономическую значимость, позволяет улучшить российский внешнеторговый баланс и во многом определяет дальнейшее положение российского газа на европейском газовом рынке в целом, что ставит реализацию проекта в сферу основных геополитических интересов России. Проект предусматривает строительство линейной части газопровода по направлению Грязовец - Бабаево - Волхов - район г. Выборга, 7-ми компрессорных станций и комплекса сопутствующих объектов (см.рис.1).
В соответствии с российским природоохранным законодательством и действующими нормативно-правовыми документами в целях обеспечения экологической безопасности в зоне возможного влияния объектов Северо-Европейского газопровода на участке Грязовец - Выборг на всех этапах реализации проекта будет осуществляться производственный экологический мониторинг.
Проведение производственного экологического мониторинга позволит контролировать воздействие объектов транспорта газа на различные компоненты природной среды и на этой основе осуществлять природоохранные мероприятия, а также своевременно предотвращать или локализовать негативное воздействие опасных природных и природных процессов.
Для обеспечения оперативного и надёжного контроля состояния и загрязнения различных компонентов природной среды на объектах Северо-Европейского газопровода на участке Грязовец-Выборг предусматривается создание постоянно-действующей системы Автоматизированной Системы Экологического Мониторинга (АСЭМ).
При строгом соблюдении всех технологических норм производства и надлежащем состоянии систем автоматизации и контроля промышленные выбросы объектов магистрального газопровода не превышают санитарные правила и нормы охраны поверхностных и подземных вод и атмосферного воздуха. К сожалению, даже для достаточно надежного магистрального газопровода не исключена опасность аварий и отказов оборудования, которые имеют значительные экологические последствия. Эти обстоятельства заставляют отойти от принятых в настоящее время концепций создания АСЭМ промышленных предприятий, когда экологический мониторинг ограничивается лишь фиксацией параметров окружающей среды и реализовать в системе возможности оперативного принятия решений по оценке и ликвидации экологических последствия аварий на СЕГ.
В последние годы всё более широкое распространение получает представление о том, что реализация подсистемы поддержки принятия решений в АСЭМ возможна только с использованием экспертных систем с элементами искусственного интеллекта, так как прогнозирование экологической ситуации, особенно при крупномасштабных авариях, основано на использовании интуитивных процедур и информации, которая в своем большинстве является неполной, не совсем точной, а иногда и недостоверной. Это означает, что выработка и принятие решений в АСЭМ магистрального газопровода требует разработки экспертных моделей принятия решений, позволяющих накапливать знания и данные об экологической ситуации с возможностью прогноза ее развития и анализа последствий принятых решений.
Цель работы: разработать функциональную структуру, методы и модели принятия решений для экспертной автоматизированной системы производственного экологического мониторинга Северо-Европейского газопровода, позволяющей на основе формализованных процедур оперативно принимать решения адекватно изменяющейся экологической ситуации. Цель и идея работы определили следующие задачи исследований:
Исследовать современное состояние окружающей природной среды и оценить экологическое воздействие Северо-Европейского газопровода на атмосферный воздух, поверхностные водные объекты и гидросферу и воздействие объекта в нормальных и аварийных ситуациях.
Разработать систему производственного экологического мониторинга СЕГ, включая формулировку общих требований к проведению производственного экологического мониторинга на этапах проектирования, строительства и эксплуатации на основе постоянно-действующей автоматизированной системы АСЭМ.
Разработать функциональную структуру и методы построения экспертной системы принятия решений при экологическом мониторинге на примере СЕГ на основе предложенной формальной модели принятия решений в экспертных системах.
Разработать методы принятия решений в системе экологического мониторинга СЕГ по снижению воздействия уровня шума воздушной компрессорной и строительной техники на основе инженерных решений и системы предохранительных мероприятий.
Научные положения, выносимые на зашиту:
Разработанная методика системного подхода к исследованию и
оценки экологического воздействия Северо-Европейского
газопровода на состояние окружающей природной среды, включая
воздействие на атмосферный воздух, поверхностные водные
.. рбъекты и гидросферу, которые показали, что при выполнении ' ї' некоторых требований к проекту СЕГ воздействие газопровода на > зіЛілбгИго региона находится в допустимых законом пределах.
Разработанная методика синтеза структуры автоматизированной системы экологического мониторинга (АСЭМ), предназначенной для сбора измерительных данных, интегрированной обработки, системного анализа этих данных, распределения результатов мониторинга между пользователями и поддержки принятия решений должностными лицами.
Разработанный подход к построению экспертной динамической системы принятия решений при экологическом мониторинге газопровода на основе использования, предложенной в диссертации формальной модели принятия решений как последовательности действий, осуществляемых при помощи сегментированной многофункциональной базы знаний, представленной продукционной моделью.
Разработанная система принятия решений в АСЭМ СЕГ, содержащая алгоритмы принятия решений по снижению уровня шума воздушной компрессорной и строительной техники, создаваемых в результате суперпозиции шумовых полей основных источников.
Практическая значимость работы заключается в результатах:
расчетного определения параметров выбросов от каждой КС с учетом количества работающих газотурбинных установок, их типа и мощности, а также объёмы и характер трансформации оксидов азота в атмосфере.
оценки величин приземных концентраций этих примесей в окрестности предприятий СЕГ, полученных на основе применения нормативной методики ОНД-86.
предложенной в работе многоэтапной процедуры расчетов уровней шума на территории ВКС, эквивалентных уровней шума на рабочих местах и параметров акустических экранов, обеспечивающих снижение уровня шума до допустимых пределов.
оценки эффективности возможных мероприятий по снижению шума до нормативного уровня, закладываемых в проект ВКС для жителей близлежащих населенных пунктов как в дневное, так и в ночное время.
Методы исследований базируются на концепциях современного системного
подхода к анализу проблем проектирования сложных социально-технических
систем и их влияния на экологию регионов, на основных принципах
структурно-функционального анализа и декомпозиции сложных систем, теории
баз данных, теории экспертных систем, инженерных методов анализа
акустического воздействия шума.
Обоснованность и достоверность полученных результатов:
Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в
диссертации, обоснованы:
корректным использованием идей и методов системного анализа при структуризации проблемы исследования влияния на экологию регионов проекта СЕГ;
результатами корректного использования методов и средств контроля и прогноза загрязнений окружающей среды объектами магистрального газопровода;
сопоставимостью результатов теоретических расчетов режимов уровней шума на территориях, прилегающих к ВКС с экспериментальными данными.
Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на:
совещании по вопросам новых технических решений при проектировании объектов транспортировки газа, г. Минск, 2001 г.
научно-техническом совете ООО "Тюментрансгаз", по вопросу "Система производственного экологического мониторинга ООО "Тюментрансгаз", 2004г.;
научном семинаре Санкт-Петербургского горного института в рамках форума "ТЭК России" в 2004 г.;
на заседаниях секции автоматизации НТС ОАО "Газпром" в 2002-2004 г.г.;
на секции "Производственый экологический мониторинг" Международной Деловой Встречи "Диагностика-2003";
на семинарах по экологическому мониторингу в ДИЭМ, МГГУ в 2000-2005 гг.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 6 работ. Структура и объем диссертации: Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 118 страницах, включая библиографию из 49 источников, 23 рисунка и 24 таблицы.
