Информационно-алгоритмическое обеспечение производственного экологического химического мониторинга газотранспортного предприятия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Погорелый, Антон Михайлович

• Погорелый, Антон Михайлович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Погорелый, Антон Михайлович

Введение

Глава 1. Системный анализ информационных потоков производственного экологического мониторинга транспортных предприятий газовой промышленности (на примере газотранспортной системы «Голубой поток»).

1.1. Характеристика объектов производственного экологического

1.2. Вербальная модель эко-контроллинга (на примере системы «Голубой

1.3. Системный анализ производственного экологического мониторинга.

Глава 2. Разработка алгоритмического обеспечения производственного экологического химического мониторинга транспортных предприятий газовой промышленности.

2.1. Разработка структуры алгоритмического обеспечения производственного экологического химического мониторинга транспортных предприятий газовой промышленности.

2.2. Анализ существующего алгоритмического обеспечения для информационной поддержки производственного экологического химического мониторинга.

2.3. Синтез унифицированных алгоритмов сбора и представления информации для газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток».

Глава 3. Тестирование и внедрение разработанных программно-алгоритмических средств производственного экологического химического мониторинга для системы «Голубой поток».

3.1. Разработка контрольных задач и тестирование программных средств производственного экологического химического мониторинга для газотранспортной трубопроводной системы «Голубой поток». мониторинга транспортных предприятий газовой промышленности. поток»).

3.2. Комплекс работ по внедрению программных средств производственного экологического химического мониторинга для газотранспортной трубопроводной системы «Голубой поток».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-алгоритмическое обеспечение производственного экологического химического мониторинга газотранспортного предприятия»

Наиболее распространенным фактором антропогенного воздействия, приводящего к отрицательным последствиям, является загрязнение природной окружающей среды, и, в частности, перенос вредных веществ на большие расстояния. В период существования технологических процессов, не обеспечивающих полную утилизацию отходов и замкнутых циклов воздуха, может быть разрешен ограниченный, строго контролируемый выброс токсичных веществ (ТВ) в атмосферу, который определяется по специальным методикам, учитывающим рассеяние ТВ, их накопление и миграцию. Хозяйственная деятельность предприятий (в первую очередь предприятий топливного комплекса) потребовала дальнейшей разработки и принятия научно-обоснованных мер по ограничению выбросов и загрязнения ими природной среды и, прежде всего, атмосферного воздуха.

Одним из эффективных механизмов экологического регулирования является информационно-управляющая система производственного экологического мониторинга (ПЭМ), обеспечивающая подготовку управляющих решений по снижению антропогенных влияний на окружающую среду производственных комплексов.

Системы ПЭМ обеспечивают решение следующих задач:

• сбор и накопление информации о выбросах и сбросах, состоянии водной, воздушной, биологической и геологической сред в зонах влияния крупных промышленных объектов;

• контроль и оценку экологической ситуации в зонах влияния промышленных объектов, оперативное выявление нештатных экологических ситуаций;

• прогноз изменения уровней загрязнения и состояния компонентов природной среды в зонах влияния крупных промышленных объектов;

• своевременное доведение данных ПЭМ до ответственных должностных лиц и поддержку принятия решений по управлению экологической обстановкой. Система ПЭМ успешно внедрена в различных регионах России, например в Астраханской и Оренбургской областях, Ставропольском и Краснодарском краях, в курортной зоне Черноморского побережья. Основополагающими принципами построения системы ПЭМ являются:

• централизованный сбор информации от территориально-распределёпных объектов системы, единый анализ информации;

• функционирование системы в режиме реального времени, в процессе которого осуществляется постоянный обмен информацией между элементами системы;

• построение системы с учётом возможности её наращивания и модернизации.

Эффективность производственного экологического мониторинга существенно возрастает на предприятиях газовой отрасли ввиду значительной протяжённости газопроводов (сотни и тысячи километров) и огромных крупнотоннажных объёмов транспортировки газа. Эти же огромные масштабы создают трудности в подготовке управляющих экологических решений, поскольку существующие в настоящее время в системах мониторинга программные средства обработки и представления информации не поддерживают картографических режимов (геоинформационных систем ГИС) - наиболее эффективных для производственных систем большой протяжённости.

Таким образом, для предприятий газовой промышленности особую актуальность приобретает задача расчёта и прогнозирования воздействия на окружающую среду выбросов в атмосферу и сбросов в гидросферу загрязняющих веществ. Она важна как для органов законодательной и исполнительной власти (в качестве инструмента по научному обоснованию размеров платежей за загрязнения и установлению нормативов), так и для предприятий (в качестве одного из инструментов по оптимизации затрат на производство).

Цель работы: Разработка информационно-алгоритмического обеспечения производственного экологического химического мониторинга газотранспортного предприятия (на примере КС «Береговая» трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток»).

Задачи, решаемые для достижения цели:

1. Системный анализ информационных потоков производственного экологического мониторинга транспортного предприятия газовой промышленности.

2. Системный анализ производственного экологического мониторинга при разработке алгоритмов автоматизированного сбора и обработки информации.

3. Разработка алгоритмического обеспечения автоматизированного сбора и представления информации для производственного экологического химического мониторинга транспортного предприятия газовой промышленности.

4. Тестирование и внедрение разработанного алгоритмического обеспечения для газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток» (КС «Береговая»).

Научная новизна:

• выполнен системный анализ производственного экологического мониторинга при разработке алгоритмов автоматизированного сбора и обработки информации;

• разработана структура алгоритмического обеспечения производственного экологического химического мониторинга транспортного предприятия газовой промышленности;

• разработаны контрольные задачи программных средств автоматизированного сбора и представления информации производственного экологического химического мониторинга для газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток»;

• выполнен синтез алгоритмов автоматизированного сбора и представления информации об экологических параметрах для лиц, принимающих решение.

Практическая значимость:

• разработаны унифицированные алгоритмы подсистем сбора и представления информации для производственного экологического химического мониторинга газотранспортного предприятия ГГ1С «Береговая», что позволило сократить общее число программных модулей с 328 до 76;

• протестированы на контрольных задачах алгоритмы автоматизированного сбора и представления информации производственного экологического химического мониторинга для газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток»;

• внедрены в промышленную эксплуатацию программно-алгоритмические средства автоматизированного сбора и представления информации производственного экологического химического мониторинга газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток» (КС «Береговая»).

Апробация работы: Материалы диссертации доложены на Юбилейной Международной научной конференции памяти В.В.Кафарова «Методы кибернетики в химии и химической технологии». (г.Москва, 2004 г.), П-ом Северном социально-экологическом Конгрессе (г.Сыктывкар, 2006 г.), а также па заседаниях научно-технических советов в Инженерно-техническом центре экологической безопасности газовой промышленности "Оргэкогаз" (г.Москва, 2005г.), секции Автоматизации и секции Охраш>1 окружающей среды в ОАО "Газпром" (г.Москва, 2005-2006гг.), на ежегодной конференции молодых ученых и аспирантов МИТХТ им. М.В.Ломоносова (г. Москва 2006 г.), па семинарах по экологическому мониторингу НПО ДИЭМ (г.Москва, 2005-2007 it).

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в 5 научных работах, в том числе в одной статье в ведущем рецензируемом журнале.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, основных выводов и списка литературы. Общий объём диссертации составляет 97 страниц текста, в том числе 32 рисунка, 14 таблиц, 88 наименований информационных источников.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Погорелый, Антон Михайлович

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: Статья в журнале, рекомендованном ВАК для опубликования результатов диссертационных работ:

1. Лукьянов О.В., Погорелый A.M., Фридрик Д.Е. Информационная поддержка химического экологического мониторинга выбросов перерабатывающих и транспортных предприятий газовой промышленности. Вестник Костромского государственного университета им.Н.А.Некрасова, «Системный анализ. Теория и практика», вып. 4,2006, с.47-53.

Статьи и тезисы докладов:

2. Погорелый A.M., Равикович В.И., Ярыгин Г.А. Системный анализ промышленного экологического мониторинга газопроводов "Заполярное-Уренгой". -Сб. статей "Оптимизация и обработка информации", вып. 3, Изд. Вл.ГУ, 2004-С.27-36.

3. Бараков Е.И., Ладин Е.Г., Погорелый A.M. Об особенностях массового аналитического контроля в производственном экологическом мониторинге. «Ученые записки МИТХТ», вып. 13, 2005, с. 72 -76.

4. Погорелый A.M., Равикович В.И. Программные средства информационной поддержки химического экологического мониторинга выбросов перерабатывающих и транспортных предприятий газовой промышленности. «Электронный журнал Исследовано в России», 049/070312 , стр. 531-539, 2007. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2007/049.pdf.

5. Ярыгин Г.А., Соловьянов А.А., Сергиенко А.В., Погорелый A.M. Обеспечение экологической безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации газопровода «Россия - Турция» («Голубой поток»). Сборник докладов Международного Конгресса «Спасение Черного моря» (Сочи, 25 ноября - 01 декабря 2005 г), с 388 -392.

Заключение.

1. Выполнен системный анализ производственного экологического мониторинга при разработке алгоритмов автоматизированного сбора и обработки информации.

2. Выполнен системный анализ информационных потоков производственного экологического мониторинга транспортного предприятия газовой промышленности.

3. Разработана структура алгоритмического обеспечения подсистем сбора и представления информации для производственного экологического химического мониторинга транспортного предприятия газовой промышленности.

4. Выполнен синтез ряда алгоритмов автоматизированного сбора и представления информации об экологических параметрах и воздействии на окружающую природную среду для лиц, принимающих решение.

5. Разработаны унифицированные алгоритмы подсистем сбора и представления информации для производственного экологического химического мониторинга газотранспортного предприятия ГПС «Береговая», что позволило сократить общее число программных модулей с 328 до 76.

6. Разработаны контрольные задачи программных средств автоматизированного сбора и представления информации производственного экологического химического мониторинга для газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток».

7. Протестированы на контрольных задачах алгоритмы автоматизированного сбора и представления информации производственного экологического химического мониторинга для газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток».

8. Внедрены в промышленную эксплуатацию программно-алгоритмические средства автоматизированного сбора и представления информации производственного экологического химического мониторинга газотранспортной трубопроводной системы Россия-Турция «Голубой поток».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Погорелый, Антон Михайлович, 2007 год

1. Алиев Р.А., Абдикеев Н.М., Шахназаров М.М. Производственные системы с искусственным интеллектом. - М.: Радио и связь, 1990. - 262 с.

2. Анфилатов B.C., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении. М.: Финансы и статистика, 2002. - 368 с.

3. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнений атмосферы. Л.: 1985.

4. Берлянд М.Е. Об опасных условиях загрязнения атмосферы промышленными выбросами. //Тр. ГГО, 1985, вып. 185, с. 15-25.

5. Вахрушев В.И., Заболотских В.И., Хохряков А.В. Система автоматического контроля, прогноза и оповещения о газовой опасности на химически опасном объекте // Приборы и системы управления, 1999,№3.

6. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: СПбГТУ, 1999. - 510 с.

7. Воробьев А.В., Коровкин В.И., Падалкин В.П. Общие подходы к определению экологической опасности антропогенных факторов окружающей среды // Гигиена и санитария, № 9, 1991, с. 6.

8. Гавриш А.В., Оксенгойт Е.А. Системы и средства экологического контроля на основе твердотельных сенсоров // Цветные металлы. 1995. №3.

9. Горелик Д.О., Конопелько Л.А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэроаналитические наблюдения. М.: Изд-во стандартов, 1992. - 439 с.

10. ГОСТ Р ИСО 14004-98. Системы управления окружающей средой. Общие руководящие указания по принципам, системам и средствам обеспечения функционирования. Госстандарт России. М.: ИГ1К Издательство стандартов, 1998.

11. ГОСТ 17.0.04.90 Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения. М.: 1991.

12. Грачев Н.С., Демьянов В.В., Каневский М.Ф. Анализ данных но окружающей среде при помощи нейронных сетей с обобщенной регрессией (НСОР) и геостатистики. М.: ИБРАЭ РАН, Препринт, 2001.

13. Грешилов А.А. Прикладные задачи математического программирования. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1990. - 388 с.

14. Грибов Л.А., Котов С.В., Лужков Ю.М. и др. Математические методы и их применение в анализах. // Ж-л аналит. химии. Том 40, 1985, с. 8.

15. Гусева Т.В., Дайман С.Ю.и др. Экологическая информация и принципы работы с ней. М.: Эколайн, 1998.

16. Дегтярев Ю.И. Системный анализ и исследование операций. М.: Высш.школа, 1996. - 335 с.

17. Дмитриев Е.С. Руководящие принципы экологического мониторинга. // Экологические системы и приборы № 3, 1999, с. 43-49.

18. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. — М.: Энергоатомиздат, 1986. 419 с.

19. Залманзон Ю.Е., Рыжов Ы.В., Стась K.IT. Базовые посты комплексного экологического мониторинга системы АСКРО для АЭС и регионов // Экологические системы и приборы, № 1, 1999, с. 14-16.

20. Ибрагимов Х.Р., Рачков В.И. Теория опасных систем. М.: Моск. откр. универ., 1994. - 126 с.

21. Израэль Ю.А. Об оценке состояния биосферы и обосновании мониторинга / ДАН СССР, 1976, т.226, №4, с.955 957.

22. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984.

23. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Филиппов A.M. Экологический подход к оценке состояния и регулирования качества окружающей природной среды //Докл. АН СССР. Т. 241, 1987, № 3.

24. Инструкция о порядке рассмотрения, согласования и экспертизы воздухоохранных мероприятий и выдачи разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу по проектным решениям. ОНД-1-84 JL: Гидрометеоиздат, 1985.

25. Интернет-сайт: http://www.webcenter.ru/~gareco/programs/garant.html

26. Интернет-сайт: http://www.webcenter.ru/~gareco/prograrns/ universal.html

27. Кауфман С.А. Формирование системы экологического мониторинга магистрального газопровода // «Проблемы геологии, полезных ископаемых и рационального природопользования». II Международной научно-практической конференции. Новочеркасск: 2003, с. 14-16.

28. Кауфман С.А. К проблеме информационного обеспечения экологического мониторинга магистрального газопровода

29. Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии». Материалы IV Международной научн.-практ. конф. -Новочеркасск: 2003, с. 28-30.

30. Кауфман С.А. К проблеме экологического мониторинга территории магистрального газопровода // Экономика региоиа: динамика, трансформация и проблема управления / Сборник научных трудов. -Владимир: ВГПУ, 2004, 22-28 с.

31. Кауфман С.А., Костров А.В. Измерительная сеть системы экологического мониторинга // «Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники». Материалы Международной научно-практической конференции. Владимир: 2003, с. 75-77.

32. Кауфман С.А., Костров А.В. К проблеме организации управления предприятием // «Обработка информации: методы и системы»: Сборник научных статей / Под ред. С.С. Садыкова, Д.Е. Андрианова. -М.: Горячая линия-Телеком, 2003, с. 210-216.

33. Кауфман С.А., Ярыгин Г.А. Корпоративные информационные системы технологическая основа мониторинга // Всероссийская научная конференция «Современные информационные технологии в медицине и экологии». - Смоленск: 2003, с. 215-217.

34. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. / пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990. - 284 с.

35. Коваль В.Т. Охрана природы: Учебное пособие для студентов специальности 0646. Вечернее обучение М.: МГИ, 1990. - 56 с.

36. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС: Учебное пособие. Изд. 2-е. М.: ГИС-Ассоциация, 1997. - 160 с.

37. Концепция системы управления охраной окружающей среды па объектах ОАО «Газпром» в соответствии с ГОСТ Р ИСО 14000. ВРД 391.13-011-2000.

38. Костров А.В. Основы информационного менеджмента. М.: Финансы и статистика, 2001. - 336 с.

39. Костров А.В. Информационный менеджмент. Эффективность информационных систем. Владимир: ВлГПУ, 2002. - 48 с.

40. Костров А.В. Информационный менеджмент. Управление ресурсами информационных систем. Владимир: ВлГУ, 2003. - 80 с.

41. Костров А.В., Матвеев Д.А. Методы оценки проектов развития информационных систем. Владимир: ВлГПУ, 2003. - 48 с.

42. Костров А.В., Меркель И.Н., Морев С.А. Оценка эффективности информационных систем. Владимир: Демиург, 2002. - 89 с.

43. Котов С.В., Попов А.А., Сергеев С.К. Алгоритмическое и информационное обеспечение автоматизированной системы химического анализа. // "Математические методы и ЭВМ в аналитической химии". М.: Наука, 1989. - 12 с.

44. Кузин Р.Е., Шестернёв Н.Р. Системный анализ промышленного экологического мониторинга газопроводов // «Обработка информации: методы и системы»: Сборник научных статей / Под ред. С.С. Садыкова, Д.Е. Андрианова. М.: Горячая линия-Телеком, 2003, с.27-36.

45. Кузьмин Н.М., Нейман Е.Я., Попов А.А. Концепция эколого-аналитического контроля в Российской Федерации. Сб. "Системы эколого-аналитического контроля в действии". М.: Изд. НПО"Химавто-матика", 1994. - 5 с.

46. Куприянов В.В., Быков АЛО. Оценка пропускной способности вычислительной сети при параллельной обработке сообщений в локальных узлах сети. М.: 2001.- 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 21.09.01, № 4868-В97.

47. Лимар Е.Е. Моделирование загрязнения атмосферы при авариях на газопроводах. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ГАНГ, 2002.

48. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982.-319 с.

49. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД 86. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

50. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в Российский Федерации: Учебное пособие по экологическому аудированию. Часть 1. М.: Тройка, 1999. - 533 с.

51. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в Российский Федерации: Учебное пособие по экологическому аудированию. Часть 2. М.: Тройка, 1999. - 776 с.

52. Методические и нормативно-аналитические основы экологического аудирования в Российский Федерации: Учебное пособие по экологическому аудированию. Часть 3. М.: Тройка, 1999. 431 с.

53. Миллер С., Сорокин А. Выбор программных и технических средств ГИС / «Компьютерра», №21 (148), 1996, с. 17-19.

54. Муравьева С.Н., Казнина Н.Н., Прохорова Е.К. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. М.: Химия, 1989. - 320 с.

55. Пахомова Н.В., Эндрес А., Рихтер К. Экологический менеджмент. -СПб.: Питер, 2003.-544 с.

56. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ М.: Высш.школа, 1989. - 256 с.

57. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух // Издание официальное Министерства экологии и природных ресурсов РФ. Утв. 18.11.92.-256 с.

58. Попов А. А., Качин С.В. Компьютеризованные аналитические комплексы в проблеме экологического мониторинга. Сб. "Системы эколого-аналитического контроля в действии". Изд. НПО"Химавтоматика", М., 1994. 4 с.

59. Попов А.А., Качин С.В., Кузьмин II.M. Образ современного эколого-аналитического приборно-методического комплекса // "Системы эколого-аналитического контроля в действии". Изд. НПО "Химавтоматика", М., 1994. - 6 с.

60. Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов. ВРД 39-1.10-006-2000.

61. Примак А.В., Кафаров В.В., Качиашвили К.А. Системный анализ контроля и управления качеством воздуха и воды Киев: Наукова думка, 1991.

62. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация.-М.: ВИНИТИ, № 11, 1999, с. 114.

63. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993. - 416 с.

64. Сафонов B.C. Разработка научно-методических основ и практический анализ риска эксплуатации объектов газовой промышленности: Диссерт. на соиск. ученой степени доктора техн. наук,- М.: 1997.

65. Советов Б.Я., Цехановский В.В. Информационные технологии. М.: Высш.шк., 2003. - 263 с.

66. Теоретические основы инженерной геологии: социально-экономические аспекты. / Под ред. Е.М.Сергеева. М.: Недра, 1985. - 486 с.

67. А.А.Тупцев, Е.А. Савельева и др. Применение самоорганизующихся карт Кохонена для классификации и анализа пространственно распределенных неполных данных по окружающей среде. М.: ИБРАЭ РАН, Препринт, 2001.

68. Федеральный закон «Об информации, информатизации и защите информации». 20.02.95, №24-ФЗ.

69. В.В. Хромых. ГИС экологического сопровождения инвестиционно-строительных проектов нефтегазовых месторождений Западной Сибири // Материалы третьей конференции ГИС-Ассоциации "Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях". Москва, 18-20 апреля 2000 г.

70. Шек В.М., Филиппова А.А. Моделирование экологических аспектов горного предприятия: практика и перспективы // Горный информационно аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, №2, с.168-171.

71. Шек В.М. Объектно-ориентированное моделирование горнопромышленных систем. М.: МГГУ, 2000. - 303 с.

72. Щербаков А.Н. Метеорологический режим загрязнения атмосферы городов. Калинин, изд. КГУ, 1987. - 64 с.

73. Экологический энциклопедический словарь / Под ред. В.В. Данилова-Данильяна. М.: «Ноосфера», 1999.

74. Ярыгин Г.А., Шестернёв Н.Р. Задачи инженерно-экологических изысканий при строительстве магистральных газопроводов на примере газопровода "СРТО Торжок" / "Экологические приборы и системы", №6, 2003.