УДК 004.896
О. Д. ИВАЩУК
O. D. IVASHCHUK
МОДЕЛИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ НА ТЕРРИТОРИЯХ ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИ
MODELS OF THE ECOLOGICAL SITUATION IN THE AUTOMATED CONTROL SYSTEM OF ECOLOGICAL SAFETY IN HOUSING ESTATE TERRITORIES
Рассматриваются вопросы обеспечения эффективного функционирования и интеллектуализации автоматизированных систем управления экологической безопасностью на территории жилой застройки на основе динамичного создания и использования моделей экологической ситуации.
Ключевые слова: автоматизированная система управления; модели экологической ситуации; адаптивное управление.
Questions of maintenance of effective functioning and intellectualization of the automated control systems by ecological safety in territory of a housing estate on the basis of dynamical creation and use of models of an ecological situation are considered.
Keywords: automated control system; models of ecological situation; adaptive control.
Сфера строительства современной России, прежде всего, жилых комплексов, ежегодно расширяется – даже с учетом экономического кризиса – как это показано на примере Орловской области на диаграммах рисунков 1 и 2.
При этом территория жилой застройки часто оказывается в зоне постоянного негативного техногенного влияния, которое создается различными промышленными предприятиями и транспортными потоками. Следует отметить, что автодороги как паутина пронизывают всю территорию городов и населенных пунктов, и именно они являются наиболее мощным источником загрязнения воздушного бассейна. Это и выбросы токсичных и канцерогенных веществ в атмосферный воздух (химическое загрязнение), и изменение качества акустической среды (физическое воздействие).
Вышесказанное определяет необходимость осуществления эффективных регулирующих мероприятий, направленных на поддержание приемлемого (для жизни и здоровья населения) уровня качественного состояния компонентов природной среды, особенно воздушного бассейна, на территориях существующей и планируемой жилой застройки. Эти мероприятия должны быть рациональными как с экономической, так и с экологической точки зрения, то есть их результат следует оценивать с позиции природы, общества и самих объектов экономики.
Управляющие воздействия по направлению природоохранной деятельности на определенной территории, можно классифицировать следующим образом:
– организационно-правовые, которые направлены на разработку и исполнение экологической политики, природоохранного законодательства, экологических стандартов, норм, нормативов и требований к объектам промышленности и транспорта;
– архитектурно-планировочные, которые обеспечивают, во-первых, совершенствование планирования всех функциональных зон рассматриваемой территории (промышленной, транспортной, селитебной, санитарно-защитной, зон отдыха и т. д.), во-вторых, разработку решений по рациональному землепользованию и застройке территории, сохранению природных ландшафтов, озеленению и благоустройству;
– конструкторско-технические, которые позволяют внедрить современные инженерные, санитарно-технические и технологические средства защиты компонентов природной среды от вредных техногенных воздействий, а также внедрить на техногенных объектах технические новшества в конструкции агрегатов и механизмов, перспективные технологические процессы, экологически безопасные и ресурсосберегающие технологии;
– эксплуатационные, которые осуществляются в процессе эксплуатации стационарных и передвижных объектов техногенного комплекса и направлены на поддержание их состояния на уровне заданных экологических нормативов за счет технического контроля и высококачественного обслуживания и ремонта.
 |
Рисунок 1 – Ввод в действие жилых домов в Орловской области (динамика в период 2000 – 2010 гг.)
 |
Рисунок 2 – Число действующих строительных организаций всех форм собственности в Орловской области (динамика в период 2000 – 2010 гг.)
Безусловно, комплексная реализация всех выделенных классов природоохранных мероприятий позволит обеспечить требуемое состояние экологической безопасности на рассматриваемой территории.
Исходя из системных представлений, экологическая ситуация на рассматриваемой территории характеризует результат взаимодействия функционирующего в данном регионе техногенного комплекса (как сложной динамичной организационно-технической системы) с природной средой; его способность нормально функционировать, удовлетворяя необходимые экономические потребности, в условиях внешних и внутренних возмущений, не нарушая гомеостаз природы (т. е. не приводя к необратимым изменениям или нарушениям ее важнейших параметров, характеризующих ее состояние, принятое как допустимое).
В работах [1-3] дано описание обобщенной модели автоматизированной системы управления экологической безопасностью (АСУ ЭБ), которую можно применять для разработки конкретных АСУ на различных территориях, в том числе на территории с жилой застройкой.
Одной из важнейших задач, которую необходимо решить при организации и обеспечении эффективного функционирования подобных АСУ, является оперативное построение адекватных моделей фактической (сформированной на данный момент), прогнозируемой и требуемой (желаемой) экологической ситуации на рассматриваемой территории. Результаты использования данных моделей – это основа для формирования альтернативных сценариев управления по снижению или ликвидации негативной техногенной нагрузки на природную среду с выбором наиболее рациональных из них (и с экологической, и экономической точки зрения).
Определим следующие виды требуемых моделей экологической ситуации (обозначим M – множество всех моделей):
- математические и/или компьютерные модели, позволяющие определять значение показателей качественного состояния воздушного бассейна (атмосферного воздуха и акустической среды) в зависимости от значений параметров источников загрязнения, инфраструктуры территории, природно-климатических факторов (подмножество M1 );
- электронные карты, специально сформированные в удобном и наглядном для интерпретации виде, демонстрирующие результаты пространственно-временного и сравнительного анализа состояния техногенного и природного комплексов (подмножество M2).
На приведенных ниже схемах рисунка 3 показано возможное применение соответствующих моделей при функционировании двух основных составляющих АСУ ЭБ: системы экомониторинга, осуществляющей сбор экологической информации и ее предварительный анализ (схема 3а) и специальной информационно-аналитической системы, осуществляющей оценки, прогнозы, пространственно-временной анализ, формирование альтернативных сценариев управления (схема 3б). Динамичное создание и использование моделей экологической ситуации позволяет интеллектуализировать функционирование АСУ ЭБ и всех ее составных элементов, обеспечивая адаптивное управление самой экологической ситуацией на территории существующей или планируемой жилой застройки. При этом данные схемы отражают образование двух внутренних контуров управления в АСУ ЭБ.
В первом контуре (3а) система экомониторинга выступает объектом управления, множество M1 – управляющий сигнал, ΩЭМ определяет внешние воздействия на систему экомониторинга, компоненты множества Y являются сигналами обратной связи (результат сбора информации о показателях качества природной среды, параметрах стационарных и передвижных объектов техногенного комплекса и параметрах внешних воздействий).
3а. 3б.
Рисунок 3 – Внутренние контуры управления АСУ ЭБ, образованные с использованием моделей экологической ситуации
Во втором контуре объектом управления является управляющая система АСУ ЭБ. Компоненты множества M2 представляет собой составляющие управляющего сигнала, потоки обратной связи Γ (поступающие в информационно-аналитическую систему) – это результаты выбора для практической реализации конкретных сценариев управления, рациональных как с экологической, так и с экономической точки зрения (в данной сложившейся ситуации). Множество Ω' в данном контуре характеризует внешние воздействия на объект управления (управляющая система АСУ ЭБ).
Математические и компьютерные модели формируются именно в информационно-аналитической системе.
На рисунке 4 показан пример моделирования прогнозируемой экологической ситуации в городе Орле, на основе электронной карты.
Рисунок 4 – Вид электронной карты «Прогноз загрязнения атмосферного воздуха г. Орла выбросами оксида углерода на территории жилой застройки (июль)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Иващук, основы построения автоматизированной системы управления экологической безопасностью промышленно-транспортного комплекса. [Текст]: монография/ , . – М: Машиностроение, 2009. – 205 с.
2. Константинов, система управления экологической безопасностью промышленно-транспортного комплекса. [Текст]/ , // Вестник компьютерных и информационных технологий. – 2009. - № 8. – С. 44-49.
3. Иващук, как основа реализации принципов современной системы управления экологической безопасностью. [Текст]/ // Информационные системы и технологии. Известия ОрелГТУ. – 2009. - № 4/54(565). – С. 95-104.
Государственный университет — учебно-научно-производственный комплекс, г. Орел
Аспирант кафедры «Информационные системы»
e-mail: *****@***ru
