ПРИНЦИПЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМНОМ МОНИТОРИНГЕ

ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМНОМ
ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ
Прошин Иван Александрович
д-р техн. наук, зав. кафедрой «Автоматизация и управление», профессор
Пензенского государственного технологического университета, РФ, г. Пенза
E-mail: proshin.Ivan@inbox.ru
Сюлин Павел Витальевич
аспирант кафедры «Автоматизация и управление», Пензенского
государственного технологического университета, РФ, г. Пенза
E-mail: spavel@live.ru
PRINCIPLES OF INFORMATION PROCESSING IN THE SYSTEM
ENVIRONMENTAL MONITORING
Ivan Proshin
doctor. tehn. Sciences, Head. Department "Automation and Control", professor of
Penza State Technological University, Russia Penza
Pavel Siulin
graduate student of "Automation and Control", Penza State Technological
University, Russia Penza
АННОТАЦИЯ
Целью работы является анализ принципов обработки информации в
системном экологическом мониторинге. В систему обработки информации
введён метод генерализации, обеспечивающий представление экологической
информации в интегрированном виде
ABSTRACT
The aim is to analyze the principles of information processing in environmental
monitoring system. In the information processing system introduced a method of
generalization, providing of environmental information in an integrated manner
Ключевые слова: генерализация; информация; мониторинг; экология.
Keywords: generalization; information; monitoring; ecology.
Предприятия химии и нефтехимии относят к наиболее экологически
опасным производственным объектам, требующим непрерывного мониторинга
и контроля разнообразных физических и химических процессов и явлений,
определения состава и свойств многокомпонентных систем.
Получение достоверной информации и качество управления в этих
системах в полной мере определяется методами обработки информации,
используемыми моделями и методами определения показателей, индикаторов и
индексов экологического состояния окружающей среды и производственных
объектов [1—4].
В экосистеме выделим в качестве объектов системного информационного
мониторинга,
контроля
и
управления
производственные
объекты
и
окружающую среду (рисунок 1).
УПРАВЛЕНИЕ
КОНТРОЛЬ
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА
Наблюдение, прогноз, генерализация
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Физическая
Химическая
Биотическая
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Состав
Процесс
Технологический процесс
Оборудование
Свойство
Явление
Ресурсы
Атмосфера
Выпускаемая продукция
Вода
Отходы и технологии их
переработки
Почва
ПРОИЗВОДСТВО
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
Рисунок 1. Обработка информации в системном экологическом
мониторинге
За основные объекты экологического мониторинга окружающей среды
примем её основные компоненты: атмосферу, воду, почву, ресурсы. В
производственном объекте выделим: технологические процессы, оборудование,
выпускаемую продукцию, отходы и технологии переработки отходов. Предмет
информационного оценивания и наблюдения за экологическим состоянием
экосистемы — оценка эколого-технико-экономических свойств компонент и
экосистемы в целом с учётом состава, процесса, свойств и явлений (эффект),
физической, химической и биотической составляющих природной среды и
производственных объектов.
Создание систем экологического мониторинга, контроля и управления
обуславливает
необходимость
разработки
и
внедрения
эффективных
информационных технологий сжатия, комплексирования и интерпретации
исходных данных, создания единой системы информационных показателей,
индикаторов и индексов, отражающих в наиболее удобной и наглядной форме
достоверную информацию о текущем состоянии экологической системы.
За
основу
организации
информационной
системы
экологического
мониторинга примем информационную пирамиду, представленную на рисунке
2, отличающуюся от известных наличием в ней процедуры экологической
генерализации, под которой понимается совокупность действий по выделению
и формализации на основе общего принципа целостной генеральной
совокупности признаков и единицы анализа экосистемы, отражающих в их
сходстве
и
различии
экологическое
состояние
объекта,
элиминации
исключительных (неповторимых) признаков с концентрацией в контексте
генеральной совокупности в единое целое необходимой и достаточной
информации эколого-технико-экономического характера.
Общий
механизм
формировании
эколого-технико-экономической
информации включает в себя получение исходных данных о параметрах
технологических процессов, составе, процессах, свойствах, явлениях с
использованием стандартных методов. Полная информация об экологическом
состоянии объекта содержит множество разрозненных физических, химических
и биологических данных о состоянии окружающей среды, о состоянии
оборудования, выпускаемой продукции, отходах и технологиях их переработки.
На этапе первичной обработки исходных данных информация получаемая
известными методами нормируется с использованием баз данных, содержащих
множество нормативов, показателей, физических и химических параметров,
математических моделей, алгоритмов и методов. Здесь важно провести
фильтрацию, сглаживание и отбор данных с целью получения достоверных
информации, поскольку любые искажения информации на этом этапе, в
конечном счёте, могут привести к принятию неверных решений, что, в свою
очередь, приведёт к снижению эффективности природоохранных мероприятий.
Рисунок 2. Информационная пирамида экологического мониторинга
Использование получаемой на этом этапе информации для принятия
решений и управления практически неизбежно, приводит к значительным
ошибкам, и малоэффективно, поскольку информация здесь содержится в
значительных
массивах
разрозненных
данных,
мало
структурирована,
отсутствует целостное представление информации об экологическом состоянии
системы.
Введённый уровень «экологическая генерализация» обеспечивает выбор
системы показателей, индикаторов и объединение их в индексы на основе
принятой
системы
методов
и
методик
формирования
экологической
информации, удобной для восприятия, анализа и принятия эффективных
решений. Здесь производится структурирование, сжатие, агрегирование и
комплексирование информации, обеспечивающей оценку системы как единого
эколого-технико-экономического
обработки
информация
комплекса.
обеспечивает
Полученная
оценку
текущего
в
результате
состояния
и
прогнозирование будущего состояния экологической системы, предотвращения
экономических потерь, снижение риска аварий и предотвращение катастроф.
Список литературы:
1.
Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Построение математических
моделей
в
задачах
обработки
экспериментально-статистической
информации // Известия Самарского научного центра РАН. Авиационнокосмическое машиностроение. Самара: Самарский научный центр РАН, —
2012. — Т. 14, — № 1(2). — С. 425—428.
2.
Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Структурно-параметрический
синтез
математических
моделей
объектов
исследования
по
экспериментальным данным // Вестник Астраханского государственного
технического университета. Серия: «Морская техника и технология». —
2009. — № 1. — С. 110—115.
3.
Прошин И.А.,
Сюлин П.В.
Компонентный
портрет
экологической
безопасности // Проблемы региональной экологии. — 2013. — № 6. —
С. 151—154.
4.
Прошин И.А., Сюлин П.В. Методика научных исследований экосистем //
Экологические системы и приборы. — 2013. — № 12. — С. 26—32.