асоиу в экологии. АСОИУ в экологии. Преимущества использования компьютерных систем для анализа данных

Название	Преимущества использования компьютерных систем для анализа данных
Анкор	асоиу в экологии
Дата	28.12.2022
Размер	37.63 Kb.
Формат файла
Имя файла	АСОИУ в экологии.docx
Тип	Документы #867842

В нашем мире испокон веков остро стоит проблема экологии. С каждым годом человек придумывает все больше и больше способов защитить природу, но проблем настолько много, что в одиночку ему не справиться. Именно для того, чтобы помочь человеку в решении ежедневных, рутинных проблем в экологии, помочь быстро среагировать на экстренные ситуации, такие как пожар или заражение почвы и были придуманы автоматизированные системы для надзора над экологической ситуацией в регионе.

Автоматизированные – значит, построенные на базе компьютера и находящиеся под управлением человека. При этом компьютеру достаются рутинные и/или трудоёмкие операции, а также те, выполнить которые человеку просто не под силу. Однако главным в такой системе в любом случае является человек, который на основе имеющейся информации принимает решение о дальнейших действиях. Проще говоря – мы можем заложить в компьютер, КАК делать, однако только мы можем определять, ЧТО делать.

Преимущества использования компьютерных систем для анализа данных

Стратегия развития фирмы напрямую связана со сбором и анализом данных, поступающих от внешних и внутренних источников. Внедрение автоматизированных систем управления (кратко АСУ) в производство для интеграции необходимой информации имеет ряд преимуществ:

уменьшается количество работников, что приводит к снижению издержек на заработную плату (ключевой признак);
при изменении каких-либо отдельных параметров в уже готовой отчетности новые значения пересчитываются в кратчайшие сроки;
при исследовании конкурентов, срезов рынка и внутренних бизнес-процессов компьютеризованные системы формируют единую базу данных с возможностью сортировать информацию по-разному для последующего сравнительного анализа по выбранным параметрам;
максимальная оперативность анализа.

Формализованные базы данных, образующиеся в результате автоматического сбора информации, включают в себя:

классификацию содержащихся объектов в соответствии с официально утвержденными классификаторами;
шаблонное описание параметров;
идентификацию каждого объекта на основании его уникальных характеристик;
кодирование и прочие средства безопасности для защиты информации.

Автоматизированные системы сбора и обработки информации (АСОИ), как правило, базируются на следующих принципах:

интеграция информации в режиме реального времени с условием совместной работы всех возможных пользователей;
распределение данных по современным каналам передачи с использованием современных коммуникационных методов;
применение различных управленческих техник;
моделирование рабочей ситуации в режиме изменяемых сведений (функция позволяет автоматизировать процессы онлайн);
учет особенностей анализируемой информации.

Считается, что экоинформационные системы включают в себя системы экологического мониторинга и служат функциональной основой процесса управления экологически безопасного развития на различных иерархических уровнях территориального деления. В любом случае экоинформационная система должна обеспечивать решение множества задач:

1. Подготовка интегрированной информации о состоянии окружающей среды, прогнозов вероятных последствий хозяйственной деятельности и рекомендаций по выбору вариантов безопасного развития региона для систем поддержки принятия решения;

2. Имитационное моделирование процессов, происходящих в окружающей среде, с учетом существующих уровней антропогенной нагрузки и возможных результатов принимаемых управленческих решений;

3. Оценка риска для существующих и проектируемых предприятий, отдельных территорий и т.п., с целью управления безопасностью техногенных воздействий;

4. Накопление информации по временным трендам параметров окружающей среды с целью экологического прогнозирования;

5. Подготовка электронных карт, отражающих состояние окружающей среды региона;

6. Составление отчетов о достижении целей устойчивого развития для федеральных и международных организаций;

7. Обработка и накопление в базах данных результатов локального и дистанционного мониторинга и выявление параметров окружающей среды наиболее чувствительных к антропогенным воздействиям [43];

8. Обоснование оптимальной сети наблюдений для региональной системы экологического мониторинга;

9. Обмен информацией о состоянии окружающей среды (импорт и экспорт данных) с другими экоинформационными системами;

10. Предоставление информации, необходимой для контроля за соблюдением принятых законов, для экологического образования, для средств массовой информации и т.д.
Таким образом, экоинформационные системы должны быть ориентированы на комплексное использование результатов экологического мониторинга, обеспечивая преобразование первичных результатов измерений в форму, пригодную для поддержки принятия решений, способствующих устойчивому развитию отдельных регионов и планеты в целом. При этом, по мере перехода от первичных результатов экологического мониторинга к знаниям о состоянии окружающей среды, меняются методы работы с информацией.

Появление глобальной компьютерной сети Интернет и разработка передовых информационных технологий открыли новый этап развития экологического мониторинга. Особенностью нового этапа является широкое использование телекоммуникационной инфраструктуры, а также гипертекстовых и интерактивных информационных технологий, которые чрезвычайно перспективны в дистанционном мониторинге состояния окружающей среды. Актуальной является также проблема интегрирования национальных информационных ресурсов по окружающей среде, создание региональных баз данных и расширение электронных коллекций по результатам космического экологического мониторинга.

В России сосредоточено около 2,5 тысяч химически и 1,5 тысяч радиационноопасных объектов, а взрывы или пожары могут произойти еще на 8 тысячах объектов, причем большинство из них расположены в населенных пунктах или рядом с ними. Ежегодно на территории Тульской области выбросы в атмосферу составляют более 260 тыс. тонн вредных веществ. По данным лабораторного контроля, наиболее загрязненными городами области по состоянию воздушного бассейна являются Тула, Новомосковск, Донской, Кимовск, Узловая, где регистрируются превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) по пыли, двуокиси азота, сероводороду, аммиаку, фтору, формальдегиду, соединениям хлора. В этой связи, разработка автоматизированных систем экологического мониторинга и безопасности представляется достаточно актуальной задачей.

Одной из особенностей систем экологического мониторинга и управления является их специфическая черта, связанная с тем, что «непосредственного управления» экологией осуществить нельзя, т.к. невозможно изменить, например, силу и направления ветра, влажность, вызвать дождь и т.п., чтобы снизить концентрации вредных веществ в атмосфере. Кроме того, существующие системы экологического мониторинга на сегодняшний день выполняют функции наблюдения и достаточно редко- прогноза развития экологической ситуации. В силу вышеуказанных причин функция управления в них не реализована. Следовательно, управлять можно только степенью влияния человека и других «загрязнителей» на окружающую среду, в частности, на атмосферный воздух промышленными выбросами, выхлопными газами автотранспорта и т.д.

Как известно, первые автоматические системы слежения за параметрами внешней среды были созданы в военных и космических программах. В 50-е гг. в системе ПВО США уже использовали семь эшелонов плавающих в Тихом океане автоматических буев, но самая впечатляющая автоматическая система по контролю качества окружающей среды была, несомненно, реализована в «Луноходе».

В настоящее время процесс миниатюризации электронных схем дошел почти до молекулярного уровня, делая реальным полностью автоматизированные, с всеобъемлющим программным обеспечением, сложные многоцелевые и в то же время компактные, полностью автономные системы слежения за качеством окружающей среды. Их развитие в настоящее время сдерживается не техническими, а прежде всего финансовыми трудностями – они все еще стоят очень дорого – и, как ни странно, организационными проблемами многоуровневого управления такими системами, настолько информативными и потенциально мощными, что их создание и эксплуатация приобретают политическое значение. Можно даже сказать, что социально и психологически общество не готово к использованию таких систем, которые по существу опередили свое время, что в современном обществе скорее является правилом, чем исключением.

Основными структурными блоками современных автоматических систем мониторинга являются:

Датчики параметров окружающей среды – температуры, концентрации соли в воде, солнечной радиации, ионной формы, металлов в водной среде, концентраций основных загрязнений атмосферы и вод, включая СПАВ, гербициды, инсектициды, фенолы, пестициды, бензапирены и др. Выделяют датчики активные и пассивные.
Датчики биологических параметров – прироста древесины, проективного покрытия растительности, гумуса почв и др.
Автономное электропитание на основе совершенных аккумуляторов или солнечных батарей, прогресс в разработке которых также был обеспечен в течение последних 20-30 лет щедрым финансированием космических программ.
Миниатюризированные радиопередающие и радиоприемные системы, действующие на относительно короткое расстояние – 10-15 км.
Компактные радиостанции, передающие на сотни и тысячи километров.
Системы спутниковой связи, зачастую связанные с системами глобального позиционирования (например, GPS).
Современная вычислительная техника, включая мобильные устройства.
Специальное программное обеспечение.

Неэффективная работа традиционных систем получения, обработки и передачи информации приводит к нарушениям и в системах принятия решений и управляющих воздействий. Эту ситуацию нельзя исправить ни законодательными, ни административными мерами на этапе принятия решений без повышения эффективности работы городской информационной инфраструктуры управления качеством окружающей среды. Чтобы успешно управлять территорией и рационально распоряжаться ее ресурсами, нужно хорошо представлять себе обобщенные характеристики ее состояния и иметь возможность оперативно и в наглядной форме получать необходимые для принятия решений детальные сведения об объектах управления.

Сейчас эта проблема решается следующим образом. Создают распределенную информационную систему, в которой иерархическое построение отражает реальную административную подчиненность экологических организаций, регламентирует контроль и управляющие воздействия. Информационно-аналитическая система экологических служб города – это распределенная информационная система, предназначенная для обеспечения средствами телекоммуникации и математического моделирования задач организации контроля, анализа и прогноза состояния окружающей среды и на этой основе обеспечения задач управления качеством среды. Система многоуровневая и строится по иерархическому принципу в соответствии с реальной административной и ведомственной подчиненностью экологических организаций. Элементы системы – это автоматизированные рабочие места экологов (АРМ): на промышленных предприятиях, в экологических службах, в организации здравоохранения, в администрации города и края. Каждый АРМ, с одной стороны, должен обслуживать интересы своего владельца, с другой стороны, содержать в себе свойства и функции, отвечающие корпоративным потребностям тех ведомственных, административных и функциональных подсистем, к которым он относится.

Необходимость обмена информацией и передачи управляющих воздействий объединяет АРМы в целостную общегородскую систему. Распределенная информационная система, в которую входят как природоохранные, так и природопользовательские организации, позволяет создать функциональные (или предметные) информационно-аналитические, экспертные и прогностические подсистемы: экологического мониторинга воздушного и водного бассейнов; мониторинга здоровья жителей; прогностические, справочные и экспертные подсистемы. Они организуются за счет горизонтальных и перекрестных (межведомственных) связей и позволяют использовать экспертный и модельно-прогностический потенциал экологических служб и науки. Эти подсистемы обеспечивают решение задач оценки, анализа и прогноза и на этой основе поддержку принятия решений природоохранных служб и администраций.

В системе восходящие информационные потоки несут контрольную и сводную информацию, локальные оценки и прогнозы, а нисходящие – распоряжения, нормативно-методическое обеспечение управляющих решений, глобальные оценки и прогнозы. Таким образом, можно создать единое информационное пространство с единой нормативно-методической базой, необходимой для проведения эколого-экономических экспертиз, для оценки и прогноза состояния территории и здоровья населения.

Аэрокосмический мониторинг

Система наблюдения при помощи самолетных, аэростатных средств, спутников и спутниковых систем называется аэрокосмическим методом мониторинга.

Аэрокосмический мониторинг подразделяется на:

Ø Дистанционный мониторинг - совокупность авиационного и космического мониторингов. Иногда в это понятие включают слежение за средой с помощью приборов, установленных в труднодоступных местах Земли (в горах, на Крайнем Севере), показания которых передаются в центры наблюдения с помощью методов дальней передачи информации (по радио, проводам, через спутники и т. п.).

Ø Авиационный мониторинг осуществляют с самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов (включая парящие воздушные шары и т. п.), не поднимающихся на космические высоты (в основном из пределов тропосферы).

Ø Космический мониторинг - мониторинг с помощью космических средств наблюдения.

Оперативное слежение и контроль за состоянием окружающей среды и отдельных ее компонентов по материалам дистанционного зондирования и картам называют аэрокосмическим (или картографо-аэрокосмическим) мониторингом.

Аэрокосмический мониторинг позволяет одновременно получать объективную информацию и оперативно выполнять картографирование территории практически на любом уровне территориального деления: страна - область - район - группа хозяйств (землепользование) - конкретное сельскохозяйственное угодье - культура.

Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов, судов и подводных лодок, наземных станций. Получаемые документы очень разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных условий и т.п. Главные качества дистанционных изображений, особенно полезные для составления карт, - это их высокая детальность, одновременный охват обширных пространств, возможность получения повторных снимков и изучения труднодоступных территорий. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализованное изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет видеть их структуру и связи. Благодаря этому данные дистанционного зондирования нашли в картографии разнообразное применение: их используют для составления и оперативного обновления топографических и тематических карт, картографирования малоизученных и труднодоступных районов (например, высокогорий). Наконец, аэро- и космические снимки служат источниками для создания общегеографических и тематических фотокарт.

Существует несколько основных направлений применения материалов дистанционного зондирования в целях картографирования:

Ø составление новых топографических и тематических карт;

Ø исправление и обновление существующих карт;

Ø создание фотокарт, фотоблок-диаграмм и других комбинированных фото картографических моделей;

Ø составление оперативных карт и мониторинг.

Составление оперативных карт - это один из важных видов использования космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природных явлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреванием сельскохозяйственных посевов и прогноза урожая, наблюдения за становлением и сходом снежного покрова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов.

Мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом или явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме того - разработку системы мер по предотвращению опасных последствий или поддержанию благоприятных тенденций. Таким образом, оперативное картографирование становится средством контроля за развитием явлений и процессов и обеспечивает принятие управленческих решений.

Система аэрокосмического мониторинга позволяет регулярно и оперативно проводить:

Ø инвентаризацию земельного фонда земель сельскохозяйственного назначения;

Ø ведение земельного кадастра;

Ø уточнение карты землепользования;

Ø инвентаризацию селитебных земель, их инфраструктуры (городов, поселков, деревень, в том числе больших "неперспективных" и заброшенных);

Ø инвентаризацию земель мелиоративного фонда;

Ø оценку мелиоративного состояния земель и ведение динамического мелиоративного кадастра;

Ø подготовку и систематическое обновление каталогов земель, находящихся в фонде перераспределения;

Ø контроль над темпами освоения новых земель;

Ø разработку экологического обоснования природопользования в районах традиционного и нового сельскохозяйственного освоения;

Ø планирование рационального землепользования, проведение своевременной инвентаризации очагов (зон) дефляции, водной и ветровой эрозии, деградации почв и растительного покрова;

Ø инвентаризацию земель, включенных в состав природоохранного, рекреационного и историко-культурного назначения, а также особо ценных земель;

Ø составление карт динамики природных и антропогенных процессов и явлений;

Ø составление прогнозных карт неблагоприятных процессов, активизирующихся в результате нерациональной хозяйственной деятельности;

Ø сопряжение картографической информации со статистическими данными.

Съемки ведут в видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах спектра. При этом снимки могут быть черно-белыми зональными и панхроматическими, цветными, цветными спектрозональными и даже - для лучшей различимости некоторых объектов - ложноцветными, т.е. выполненными в условных цветах. Следует отметить особые достоинства съемки в радиодиапазоне. Радиоволны, почти не поглощаясь, свободно проходят через облачность и туман. Ночная темнота тоже не помеха для съемки, она ведется при любой погоде и в любое время суток.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ – автоматизированные аппаратно-программные системы, осуществляющие сбор, хранение, обработку, преобразование, отображение и распространение пространственно-координированных экологических данных. Э.и.с. предназначены для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления экологическими ситуациями. Основная функция Э.и.с. — информационно-картографическое обеспечение принятия управленческих решений.

Основу Э.и.с. составляют базы цифровых экологических данных и автоматические картографические системы с подсистемами ввода, логико-математической обработки и вывода данных. Информация в Э.и.с. организована в систему "слоев", содержащих цифровые данные о компонентах среды и организмах (например, рельеф местности, гидрография, административное деление, источники воздействия на среду, показатели загрязнения, размещение населения и т.д.), образующих информационную модель объекта. На этой основе выполняются процедуры анализа, сопоставления слоев, их преобразования с целью получения новой информации, необходимой для принятия тех или иных управленческих решений (например, выбор трасс для прокладки нефтепроводов, проведение лесозащитных мероприятий, рекреационного освоения территории и др.). Главные источники информационного обеспечения Э.и.с. — карты и атласы экологические, аэро- и космические снимки, статистические и гидрометеорологические данные, результаты непосредственных наблюдений и замеров на местности. По пространственному охвату различают глобальные, общегосударственные (национальные), региональные, муниципальные и локальные Э.и.с. Они могут быть проблемно-ориентированными, т.е. предназначенными для решения задач определенного типа (например, оценка территорий под строительство), или комплексными многоцелевыми. В развитых странах формируются информационные сети, в которые включены Э.и.с. разного пространственного охвата, назначения и проблемной ориентации.

В 70-х годах в СССР была организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля за уровнем загрязнения внешней среды (ОГСНК). Она функционировала на базе органов Госкомгидромета и ряда других министерств и ведомств. Эта служба и сейчас осуществляет наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы, водных объектов, почвы, биоты и проводит сопутствующие гидрометеорологические наблюдения. На базе этой службы была создана Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

ОГСНК строилась из нескольких уровней:

- первый – станции наблюдения, осуществляющие наблюдение и определенную обработку и обобщение данных;

- второй – территориальные и региональные центры, осуществляющие обобщение, анализ материалов, составление местных прогнозов и оценку состояния ОС по всей территории;

- третий (высший) – Гидрометцентр СССР и другие головные центры (НИИ), осуществляющие разработку прогнозов и оценку состояния ОС в национальном и глобальном масштабах (рис. 3.1).

В настоящее время в РФ эта работа проводится соответствующими правопреемниками бывших учреждений СССР.

Информация о загрязнении ОС по степени срочности делится на три категории:

1.Экстренная информация, содержащая сведения о резких изменениях уровня загрязнения, требующая безотлагательного принятия мер, немедленно сообщается местным и центральным органам;

2.Оперативная информация, охватывающая месячный период наблюдений, перерабатывается на местах и в центральных организациях Росгидромета, сообщается в местные и центральные организации;

3.Режимная информация, охватывающая годовой период наблюдения и отражающая общее состояние, тенденции в изменении загрязнения природных сред, служит для планирования мероприятий по охране ОС на длительные сроки.

В систему национального мониторинга входит фоновый мониторинг со своей сетью станций, которые также являются частью системы глобального мониторинга.

Система национального мониторинга состоит из следующих подсистем:

- мониторинга источников загрязнения (МИЗ);

- мониторинга загрязнения атмосферного воздуха;

- мониторинга загрязнения вод суши;

- мониторинга загрязнения морей;

- мониторинга загрязнения почв;

- фонового мониторинга.

При оценке состояния ОС в качестве критерия наиболее часто пользуются значениями предельно допустимых концентраций (ПДК) приоритетных для национального мониторинга веществ.

При мониторинге источников загрязнения перечень подлежащих контролю веществ определяется специализацией предприятия и составом выбросов. Установление предельно допустимых выбросов (ПДВ) или лимитов на выброс сводит МИЗ к контролю за соблюдением этих величин, а также изучению характера и путей распространения ЗВ с учетом гидрометеоусловий.

Мониторинг атмосферы осуществляют пункты (посты) трех категорий:

1.Стационарные посты, ведущие систематические и длительные наблюдения, оборудованные приборами и аппаратурой для отбора и анализа проб воздуха и определения метеорологических параметров. Эти посты располагаются на открытых площадках в жилых районах на расстоянии 10-40 м для средних высот труб основных источников загрязнения. Они располагаются в городе с населением до 1 млн человек с учетом его площади и развития промышленности (в среднем 2-3 поста);

2.Маршрутные посты, служащие для постоянных наблюдений с помощью передвижной лаборатории на автомашине («Атмосфера-II»), позволяющих определять пыль, сажу, типичные газообразные загрязнители и метеопараметры;

3.Передвижные (подфакельные) посты, служащие для разовых наблюдений под дымовыми и газовыми факелами.

Перечень загрязнителей, определяемых в атмосфере, включает и загрязнители, определяемые при проведении глобального мониторинга, и другие вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленностью, энергетикой, транспортом.

Для проведения мониторинга вод суши организуются:

- стационарная сеть пунктов наблюдений за естественным составом и загрязнением поверхностных вод;

- специализированная сеть пунктов для решения научно-исследовательских задач;

- временная экспедиционная сеть пунктов.

При определении положения пунктов наблюдения обращают внимание на места сброса сточных, подогретых, коллекторно-дренажных вод, нерестилища и зимовья рыб, устьевые зоны.

В каждом пункте может быть организовано несколько створов наблюдений: выше источника загрязнения (1000 м), ниже источника загрязнения (500 м) и на расстоянии достаточно полного (80 % и более) разбавления сточных вод речными.

На стационарных пунктах определяют температуру воды, взвешенные вещества, минерализацию, цветность, рН, кислород, биохимическое потребление кислорода (БПК5), химическое потребление кислорода (ХПК), запахи, биогенные элементы, тяжелые металлы, поступающие в данный водный объект.

Стационарные пункты наблюдения делят на 4 категории по значимости водных объектов, на которых они расположены. В зависимости от категории пункта определятся состав и частота наблюдений. Стационарная сеть наблюдений охватывает около 1000 водных объектов.

При мониторинге морей обязательно проведение гидрометеорологических наблюдений, а отбор проб проводят на нескольких горизонтах. Программа наблюдений и частота отбора проб определяются категорией станции. Практикуется также проведение наблюдений по сокращенной программе: растворенный кислород, нефтепродукты, 1-2 загрязнителя, специфичные для данного района.

Мониторинг Мирового океана проводится в рамках различных международных соглашений.

При мониторинге почв повышенное внимание обращается на содержание в них пестицидов. Различают две категории почв:

1.Почвы сельскохозяйственных районов;

2.Почвы вокруг промышленно-энергетических объектов.

Отбор проб обычно проводят весной и осенью. Оценка загрязненности почв тяжелыми металлами затруднена тем, что они входят в естественный состав почв и минералов. Это повышает значение фонового мониторинга.

При проведении мониторинга всех сред определяется и их радиоактивность, которая делится на природную и техногенную. Для определения происхождения радиоактивности идентифицируют изотопы.

Распределение автоматизированных систем экологического мониторинга с учетом пространства. С опорой на пространственный принцип выделяют следующие типы мониторинга: точечный, локальный, на уровне региона, национальный и масштабный, глобальный. Глобальная система экологического мониторинга подразумевает экологический анализ взаимодействия людей и природы в рамках биосферы. Национальный мониторинг базируется на проведении таких действий на территории одного государства. Определение региональному мониторингу подобрать достаточно сложно, как и дать границы его масштабам.

В России в нормативных актах экомониторинга регион определяется как субъект РФ. Нельзя не сказать о существовании и более масштабных по пространству мониторингов акваторий и площадей межгосударственного уровня, например, Балтийское и Северное моря, Альпы, внутригосударственного, например, Байкал и Урал. Говоря о локальном мониторинге, отметим, что он предполагает анализ пространства единичного источника, на который оказывают влияние промышленные предприятия, а также предприятия муниципального образования (города и района).

Классификация систем мониторинга экологической обстановки по отслеживаемым объектам. Они делятся на фоновый (базовый), импактный в особо опасных точках и зонах, тематический, а также мониторинг территорий и акваторий.Фоновый мониторинг предполагает проведение исследований, необходимых для определения природных закономерностей изменения компонентов и комплексов природы. Импактный мониторинг включает в себя наблюдение, анализ и оценку, а также прогнозирование состояния природной среды в районах, находящихся под антропогенным влиянием опасных и потенциально опасных источников. Под тематическим мониторингом принято понимать мониторинг компонентов и объектов природы, а именно леса и других природных территорий, находящихся под особой охраной. Отметим, что отличия в наблюдениях имеют объекты, находящиеся на суше и в воде.

Классификация по природным компонентам. В основе данной классификации информационной системы экологического мониторинга выделяют геологический, гидрологический, биологический, геоботанический, геофизический мониторинги, а также мониторинг атмосферы, почвы, леса и зоомониторинг. Система экологического мониторинга воздуха понимается как комплекс наблюдений за качеством и общим состоянием атмосферного воздуха, уровнем его загрязнения, за природными явлениями, действующими в нём. Кроме того, организация системы экологического мониторинга воздуха включает в себя анализирование, оценку, прогнозирование его состояния и степени загрязненности. В соответствии с вышеперечисленными можно установить и прочие мониторинги других компонентов.

Классификация по особенностям организации мониторинга. Как правило, выделяют мониторинг международный, на уровне государства, местности, ведомства и общественный. Под первым понимают системы оценки прогнозирования, собранные масштабными межгосударственными организациями, в их числе ООН, ЮНЕСКО другие. Отметим, что процесс мониторинга может проводиться и силами государственных служб, а также с помощью муниципалитетов. Ведомственный мониторинг осуществляют предприятия промышленного и сельскохозяйственного назначения. Экомониторинг проводят обособленные физлица, отдельные сообщества людей.

Мобильное оборудование для систем экологического мониторинга

Разберем, что подразумевается под устройствами, выполняющими функцию экологического контроля. Это класс приборов, которые могут определять и измерять показатели определенных физических факторов и параметров среды, которая окружает. Данные факторы и параметры негативно влияют на физическое состояние человека и жизнедеятельность каких-либо организмов.

Они (приборы) требуются специалистам, которые работают в области охраны окружающей среды, выполняют действия по аттестации мест работы, проверяют насколько хорошо выполнены санитарные требования в помещениях, являющихся жилыми, а также местах общественного пользования. Отметим, что такие устройства пользуются популярностью и среди обычных людей, которым нужно проверить безопасность продуктов, а также жизненные условия в быту.

Мобильные устройства, выполняющие функции экологического мониторинга системы наблюдения и контроля, применяются для быстрого проведения измерений и анализа. Из этих приборов пользуются популярностью:

приборы для измерения дозы радиации — дозиметры;
индикаторы полей/излучений;
приборы для определения общего качества воды;
приборы для определения уровня насыщенности жидкостей и продуктов питания вредными нитратами.

Под дозиметрами понимаются контролирующие устройства, цель которых выяснить наличие экспозиционной радиационной дозы. Чаще всего такие приборы имеют встроенные или подключаемые датчики (по примеру счетчиков Гейгера) и применяются для проведения определения эквивалентной и эффективной дозы. Модели, более дорогие по стоимости, выполняют функцию вычисления накопленной дозы.

Устройства, имеющие датчик направленного вида, наиболее точно вычисляют объекты и их элементы, являющиеся зараженными.

Индикаторы излучений дополняются датчиками-детекторами, выполняющими регистрацию электро- и магнитных полей. Эти устройства системы общего экологического мониторинга и контроля также могут дополняться антеннами, которые изменяют уровень электромагнитных излучений и выявляют их опасный порог.

Акватестеры — компактные, портативные устройства, необходимые для быстрой проверки качественных показателей воды по её основным показателям или для определения нахождения в воде веществ токсичного происхождения. Такие устройства могут служить заменой анализаторам жидкости.

Нитратомеры — приборы, имеющие контактный щуп. Они помогают определить уровневый показатель нитратов в овощах и фруктах, напитках, мясной продукции. Результат, который видит специалист, сопоставляется с предельно возможными значениями для определенного типа продуктов.

Приборы комбинированного типа объединяют разнообразные функции, позволяющие проводить измерения. Они могут замещать полноценный комплект устройств, помогают провести оценку безопасности пробы воды, продуктов сразу по нескольких факторам. Они пользуются популярностью среди обычных потребителей и мастеров, которые проводят быструю оценку пищевой продукции или полевые замеры около опасных территорий и объектов.

Состав стационарной системы производственного экологического мониторинга

Системы комплексного экологического мониторинга окружающего воздуха условно делятся на два контролирующих типа: процесс контроля атмосферного воздуха рабочей зоны и жилой зоны, в населенных местах. Основные отличия базируются на показателе уровня концентрации загрязнителей, которые зависит от предела допустимой нормы на этих территориях.

Система мониторинга экологической обстановки проводится предприятиями и прочими территориальными образованиями. Их состав идентичен друг другу, отличия заключаются только в том, куда направляется информация и с какой целью она используется.

Когда мониторинг проводится производством, системы общего экологического мониторинга на предприятии адресуют информацию в заводской Центр Мониторинга с целью сокращения влияния его деятельности на загрязнение среды, которая окружает, а также на здоровье рабочих. При проведении территориального мониторинга информацию адресуют в Центр мониторинга населенного пункта, она необходима для проведения мер, которые выявляют загрязнители и принимают соответствующие решения для их устранения.

Под стационарным постом контроля атмосферы (АСКЗА, ПКЗ) понимают утепленный павильон, подходящие под различные погодные условия. В его состав входят:

Система электропитания
Термостабилизирующая система
Сигнализация, выполняющая пожарно-охранную функцию
Комплексная система аналитики
Прибор, выполняющий функцию сбора и обработки данных
Приборы для связи

В число составных элементов входят:

1. Система электропитания

Она представлена в виде силового щита и источника питания. В её функции включены:

стабилизированные и резервированные приборы поста;
задача защиты сотрудников и приборов от утечек тока;
процесс коммутации нагрузок или сетевые автоматы;
система прогрева павильона до температуры +5 градусов перед моментом включения приборов;

2. Термостабилизирующая система

Она включает в себя блок управления, вытяжной вентилятор, отопители и кондиционеры. В её функции входят:

сохранение требуемого температурного режима внутри павильона;
управление отопителями и кондиционером в автоматическом режиме;
процесс управления вытяжным вентилятором;
отправка телеметрических данных на прибор, собирающий и обрабатывающий информацию;
термостабилизация поста может быть выполнена при помощи настроек отопителей и кондиционера или с использованием терморозеток. В них, как правило, подключены отопители и/или кондиционер.

3. Пожаро-охранная сигнализация (ПОС)

Под ПОС понимают наличие штатных приборов: С2000-4, пожарные извещатели и аналогичные устройства для охраны. Они реализуют следующие функции:

отслеживание пожарных датчиков и датчиков вскрытия;
отправка информации о состоянии устройства ПОС на компьютер;
срабатывание исполнительных устройств при возникновении аварии (например, включение сирены или световых сигналов).

Для быстрого реагирования на возникновение нештатных случаев вместе со штатными ситуациями ПОС предполагается установка дополнительных приборов извещения, которые монтируются к системам аварийных служб.

4. Аналитический комплекс

Под аналитическим комплексом рассматривают набор приборов, а именно газоанализаторы, пылемеры, оборудование для измерения метеопараметров, датчики, определяющие уровень радиации, баллоны.

5. Устройство сбора и обработки информации (УСОИ)

Устройство сбора и обработки информации выглядит как промышленное компьютерное устройство, размещенное в подрессоренной 19-дюймовой стойке. Также на нём расположены коммуникационные интерфейсы и специализированные ПО. Он выполняет следующие функции:

опрос оборудования для проведения измерений
опрос телеметрических систем
составление локальной базы информации
процесс управления каналами измерения
составление локальных отчётов данных
взаимодействие с Центром мониторинга при помощи системы связи

6. Система связи

Под системой связи, как правило, понимают наличие коммуникационного оборудования, которое передает данные под управлением УСОИ и команды, передающиеся между постом и Центром мониторинга. Каналы связи, которые являются основными:

линия, являющаяся выделенной или модем выделенной линии)
телефонная линия коммутации или модем телефонной линии)
связь сотовых операторов или GPRS/3G модем
радиоволна или радиомодем и радиостанция
Ethernet/Internet или встроенный LAN-порт

7. WiFi/WiMax

Наполнение и процесс сбора определенного поста зависит от его функций. Типичный набор элементов для проведения замеров в черте города: Пыль PM10(PM2,5), CO, NO, NO2, SO2, CH4, метеопараметры. Для проведения замеров на территории предприятий особое внимание дается измерению определенных компонентов, присутствующих на производстве.

Определяющие пункты, которые важны в процессе составления технического задания:

список компонентов, которые поддаются измерению, а также пределы таких измерений (рабочая и/или жилая зоны);
покрывающий материал павильона поста (сендвич-панели, сайдинг или металлическое покрытие);
погодные характеристики (например, для территории Крайнего Севера необходимо специальное исполнение);
системы отправки информации (например, сотовая связь, радиоволны).

В состав структуры системы экологического мониторинга включены следующие действия:

Наблюдение.
Оценивание физических характеристик.
Прогноз.
Оценивание данного прогноза.

Таким образом, можно сделать вывод: промышленность продолжает развиваться и расти, ее воздействие на окружающую среду увеличивается, а история тяжелых аварий множится новыми печальными страницами. Так что сегодня уже не только надзорные органы, но и руководители предприятий понимают роль экологии в здоровье нации и вкладывают значительные средства в передовые технологии и экологический мониторинг. И если посмотреть, какой скачок развития сделали автоматизированные системы для надзора за экологией за последнее время, то можно предположить, что уже в ближайшем будущем системы полностью в автоматическом режиме будут выявлять и молниеносно устранять любые опасности.