Использование информационных систем управления состоянием окружающей среды

3. Использование информационных систем управления состоянием окружающей среды

3.1 Структура программы

Для расчетного многоуровневого мониторинга состояния окружающей среды перспективно использование программного комплекса «Гарант-универсал».

Одним из важнейших методов исследования состояния окружающей среды в зоне влияния промышленных объектов является расчетный мониторинг, т.е. регулярные работы по определению пространственно-временных характеристик загрязнения атмосферы, почвы и воды на основе расчетов по математическим моделям переноса и диффузии атмосферных примесей, использования волновых уравнений, описывающих источники шума, и т.п. Исходными для расчета служат данные инвентаризации источников выбросов, источников шума и т.п., а также климатические и метеорологические характеристики.

Деятельность промышленных предприятий сопровождают различные виды вредного воздействия: выбросы в атмосферу токсичных компонентов дымовых газов и частиц от стационарных и подвижных источников, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение и утилизация отходов, шумы, вибрации, электромагнитные и радиационные воздействия и т.д.

Комплексный учет всех факторов при проведении расчетного мониторинга для различных уровней территорально-административных схем городского хозяйства (промышленное предприятие, группа предприятий и т.п.) возможен с применением программных комплексов.

Разработанные методики комплексного экологического мониторинга и программная реализация предложенных моделей позволили ООО «НПО “Фирма Гарант”» создать систему оценки воздействия основных факторов промышленного и транспортного загрязнения окружающей среды на объекты жилой зоны мегаполисов и промышленных центров[19]. Разработанный программный комплекс (ПК) «Гарант-Универсал», в состав которого входят модули «Гарант-ПДС», «Нуклид», «Гарант-Шум», «Гарант-Инфразвук», «Гарант-Ультразвук», «Гарант-Вибрация», «Гарант-Отходы», «Гарант-ЛЭП» и др., может быть взят за основу для создания системы комплексного расчетного экологического мониторинга.

ООО "НПО Фирма ГАРАНТ" создано в 1990 году коллективом научных работников и специалистов с целью ведения экологической деятельности в интересах региональных органов экологического надзора и контроля России, в том числе и г. Москвы и Московской области.

Сотрудники фирмы, в число которых входят доктора и кандидаты наук, имеют богатый опыт в разработке программного обеспечения для решения прикладных задач в области гидрогазовой динамики, теории струйных течений, теплопередачи и атмосферной диффузии применительно к проблемам охраны окружающей среды. Ими разработаны уникальные методики и программы по расчетам загрязнения атмосферного воздуха и почвы от испытательных стендов силовых установок ракетно-космических и авиационных предприятий. Методики и программы согласованы в ГОСКОМГИДРОМЕТе и ряде ведущих институтов СССР. Получили известность научные труды сотрудников Фирмы по оценке фазовых превращений примесей в процессе их рассеивания в атмосфере и физико-химических процессов при течении двухфазных потоков в каналах с твердыми и жидкими стенками.

С 1985 года творческий коллектив Фирмы "ГАРАНТ" имеет научные связи с отделом Атмосферной диффузии и загрязнения атмосферного воздуха ГГО им. А.И. Воейкова, возглавляемым профессором д.ф-м.н. Берляндом М.Е. Основное направление сотрудничества связано с разработкой Общесоюзного нормативного документа "Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий" (ОНД-86).

Ученые Фирмы "ГАРАНТ", в рамках договора с ГГО им. А.И. Воейкова, внесли свой вклад в окончательную редакцию рукописи ОНД-86, особенно в связи с возможностями численных алгоритмов, реализующих основные положения методики. Практический результат этих работ ГГО им.А.И. Воейкова подтвердила актом о внедрении.

На базе ОНД-86 в 1987 г. коллектив Фирмы "ГАРАНТ" разработал первые в СССР программы для ЭВМ типа ЕС и СМ (“Гарант” и “Универсал”), рекомендованные ГГО им.А.И.Воейкова ГОСКОМГИДРОМЕТа и ГОСКОМПРИРОДЫ СССР для использования на всей территории СССР. Эти программы первыми в СССР были реализованы для ПЭВМ (см., например, письмо ГОСКОМПРИРОДЫ СССР N 09-2-2/1390 от 28.07.89 г. "О списке программ расчета загрязнения атмосферы на ЭВМ") и имеют наибольший опыт эксплуатации из действующих в настоящее время в России. Программа "УНИВЕРСАЛ", учитывающая аэродинамику обтекания зданий воздушным потоком, в соответствии с приложением N2 ОНД-86, более 10 лет оставалась уникальной, не имея аналогов. Кстати, из всех организаций, упомянутых в вышеназванном списке, только фирма "ГАРАНТ" продолжает успешно заниматься экологической деятельностью.

В 1997 году впервые в России для аналогичного вида программной продукции программный комплекс (ПК) "Гарант-Универсал" (версия 1) получил сертификат соответствия Госстандарта России в системе сертификации ГОСТ Р на соответствие требованиям нормативных документов, включая ОНД-86. В 2000 году ПК "Гарант-Универсал" (версия 2) был вторично сертифицирован Госстандартом России на соответствие требованиям нормативных документов, включая ОНД-86, и был в очередной раз рекомендован к использованию Госкомэкологией России территориальным органам (см. письмо Госкомэкологии России исх. 02-19/24-127 от 04.05.00 г. за подписью Первого заместителя Председателя Госкомэкологии России А.Ф. Порядина).

Развитием разработок программных средств воздухоохранного назначения является создание ПК для решения этих же задач в масштабе района, города, региона.

ООО "НПО ФИРМА ГАРАНТ" имеет лицензии на разработку проектов нормативов ПДВ, ПДС, СЗЗ, лимитов размещения отходов, экологических паспортов, разделов "Охрана окружающей среды" в составе проектной документации и успешно более 10 лет использует собственное программное обеспечение в проектных работах, разработав более 100 проектов.

Рис. 3.1 – Архитектура комплекса ПК «Гарант-Универсал»

Общая архитектура ПК «Гарант-Универсал» представлена на рис. 3.1. Программный комплекс состоит из шести основных элементов – это база данных, расчетные модули, архив результатов расчетов, средства графической визуализации результатов расчетов и монитор, который связывает все шесть основных элементов по управлению и по базам данных. Основное приложение включает в себя шесть подсистем («Воздух», «Отходы», «Радиация», «Шум, инфразвук, ультразвук», «Вибрация», «Вода»). Каждая подсистема представляет собой набор программных компонентов и может функционировать как в составе программного комплекса, так и самостоятельно. Связь между программными компонентами и расчетными модулями осуществляется с помощью файлов определенной спецификации с заданием на расчет и с результатами расчетов. Результаты расчетов могут быть сохранены в специализированном архиве.

Разработанный графический пакет позволяет отображать результаты расчетов с различной степенью детализации в 2D и 3D графике, совмещать расчетные данные с картой местности, сохранять результаты в различных форматах для совместимости с другими графическими редакторами и задавать исходные данные (координаты зданий, территорий предприятия и источников загрязнений) непосредственно с карты местности, что повышает удобство ввода исходных данных. Вся отчетная документация, которая не требует графического отображения, формируется в виде файлов формата MS Word, MS Excel.

Подсистема «Воздух» позволяет учитывать выбросы вредных веществ одного объекта (предприятия), выбросы группы объектов с учетом вклада каждого объекта (рассчитываются в приземном слое атмосферы максимально разовые концентрации химических вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий с учетом влияния застройки территории в соответствии с методикой[20]), учитывать выбросы от автотранспорта и формировать проектную документацию по предельно допустимым выбросам. Возможно проведение расчетов по инвентаризации источников выбросов, включая автотранспорт. Расчеты с использованием подсистемы «Воздух» (программы «Универсал», «Гарант» и др.) проводятся пользователями в соответствии с ОНД-86 уже 20 лет.

Входящий в подсистему «Воздух» программный модуль (ПМ) «Гарант-авария» предназначен для проведения расчетов аварийных ситуаций, включая прогноз масштабов заражения и оценку обстановки при авариях. Результаты расчетов для объектов, содержащихся в базе данных, могут быть также визуализированы с использованием геоинформационных слоев, созданных в формате АгсGIS (рис. 3.2).

Рис. 3.2 – Отображение движения фронта облака СДЯВ с использованием ArcGIS

Программа «Среднегодовые концентрации вредных веществ» для расчета среднегодовых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, содержащихся в выбросах предприятий, разработана на основе гауссовой модели диффузии, рекомендованной МАГАТЭ и рядом Международных организаций (НКДАР, ВОЗ и др.). Расчеты проводятся с учетом вероятностных зависимостей классов устойчивости атмосферы, скорости и направления ветра для не штилевых и штилевых условий, осредненных на годовой интервал времени. В программе реализован учет застройки территории с использованием геометрии зданий, высоты шероховатости подстилающей поверхности, учет вымывания примеси осадками и т.п. На основе расчетов полей среднегодовых концентраций вредных веществ проводятся расчеты рисков заболеваемости населения. Указанная программа с 2003 г. эксплуатируется в ГПУ «Мосэкомониторинг» при правительстве Москвы и использовалась для проведения расчетов среднегодовых концентраций и рисков заболеваемости от выбросов ТЭЦ в Москве.

Программы «Универсал-город» и «Норма» позволяют сформировать задание на расчет как для одного предприятия, так и для групп предприятий на основе информации об источниках отдельных предприятий, которая имеется в базе данных ПК. Каждая группа предприятий может быть зарегистрирована в базе данных самостоятельно. Каждый источник группы предприятий имеет свой уникальный номер. Расчет загрязнения атмосферы от групп предприятий может проводиться с выделением вкладов отдельных источников и предприятий в суммарное поле концентраций отдельных веществ и групп суммаций, а также в точки максимальных концентраций на поле. Программа «Универсал-город» используется при проведении сводных расчетов городов (промышленных узлов) с последующим установлением квот выбросов для отдельных источников предприятий (предприятий в целом). Нормирование выбросов проводится как по отдельным веществам, так и по группам суммаций. Целесообразно использование программ «Универсал-город» и «Норма» также для разработки проектов ПДВ для нескольких предприятий с источниками, находящимися на разных заводских территориях. Совместно с ГУПР МПР России по г. Москве в 2003 г. проводился расчет по программам «Универсал-город» и «Норма», входящим в состав подсистемы «Воздух», для группы ТЭЦ в целях установления нормативов выбросов вредных веществ для каждого объекта при условии, что суммарная максимальная приземная концентрация для каждого вредного вещества группы ТЭЦ не должна превышать соответствующего значения ПДК.

Подсистема «Отходы» обеспечивает полный контроль всего жизненного цикла утилизации отходов от момента их образования до разложения, переработки или захоронения. Имеются автоматизированные средства определения класса токсичности отходов, контролируется миграция отходов во все среды. Подсистема содержит справочники по удельным показателям объемов образования отходов различных технологий производств.

Подсистема «Радиация» (расчетный модуль «Нуклид» и др.) позволяет выполнять расчеты полей среднегодовых концентраций радиоактивных веществ в приземном слое атмосферы, годовых выпадений на почву, фактора безопасности, а также доз облучения от среднегодовых концентраций радиоактивных веществ в атмосферном воздухе и от выпадений их на почву, выбрасываемых точечными источниками[21]. Подсистема позволяет также выполнять расчеты для групп радиоактивных веществ любого количественного и качественного состава с учетом влияния зданий и сооружений, расположенных на промышленных площадках и в районе жилой застройки, с учетом фоновых концентраций радиоактивных веществ, заданных постоянными значениями. В настоящее время ПК «Нуклид» успешно эксплуатируется в ГП «Российский научный центр “Курчатовский институт”», ФГУП ПО «Маяк», ФГУП ВНИИНМ им. А.А. Бочвара, на Ангарском электролизном химическом комбинате, Новосибирском заводе химических концентратов и др.

Подсистема «Шум, инфразвук, ультразвук» позволяет[22]:

- поактавно рассчитать суммарные уровни шума в узлах сеток расчетных прямоугольников (расчетных точках) от совокупности источников шума, распределенных по территориям предприятий. Расчет проводится для каждого предприятия (территории) из группы и для группы предприятий в целом (по всем территориям);

- определять зоны акустического дискомфорта как от группы предприятий, так и от каждого предприятия в отдельности;

- определять вклады источников шума в суммарный уровень шума для каждой расчетной точки, а также доли снижения шума акустическими экранами (зданиями);

- автоматически определять точки (узлы сеток) расчетных прямоугольников c максимальными уровнями шума;

- для каждой точки (узла сетки) расчетного прямоугольника рассчитать уровень звука по расчетным данным спектральных уровней шума (рис. 3.3);

- определять требуемые снижения уровней шума источников для достижения нормативного уровня шума для точек (узлов сетки);

- выполнить в полном объеме разработку проекта санитарно-защитной зоны (СЗЗ) с учетом шумового воздействия, а также ультразвука и инфразвука;

- определять октавные уровни звукового давления от нескольких источников шума внутри помещений, зданий и сооружений на рабочих местах и в зонах постоянного пребывания;

- учесть в расчетах зоны: прямого звука, отраженного звука, а также прямого и отраженного звука;

- учитывать геометрию источников шума;

- учитывать источники шума, расположенные в соседних помещениях и вне здания;

- учитывать непостоянно работающие источники шума в комбинации и раздельно с постоянно работающими источниками;

- учесть шум от транспортных потоков и др.

Пользователями подсистемы «Шум» в течение 5 лет являются известные в Москве институты и фирмы: МосводоканалНИИпроект, Проектный институт № 2, ЗАО «ПромтрансНИИпроект», компания «Шанеко» и др., а также фирмы и организации других городов и государств (Белоруссии, Казахстана, Эстонии, Украины).

Наиболее широкое применение ПК связано с автоматизированным формированием проектов ПНООЛР, ПДВ, ПДС, СЗЗ (с учетом шумового воздействия) и т.п.

ПК «Гарант-Универсал» проходит с 1997 г. процедуру сертификации в системе сертификации ГОСТ Р Госстандарта России на соответствие основополагающим стандартам на программные продукты, а также требованиям нормативных и инструктивно-методических документов по охране окружающей среды и имеет сертификат (регистрационный № РОСС RU.МЕ 20.Н00882 от 04.03.2004 г.).

В настоящее время ПК «Гарант-Универсал» рекомендован МПР России для расчетов загрязнения воздуха радиоактивными и вредными химическими веществами с учетом влияния застройки территории для отдельных источников и групп предприятий. Имеется разрешение Ростехнадзора на его использование. Департамент Госсанэпиднадзора Минздрава России также рекомендовал к распространению в органах и учреждениях госсанэпидслужбы Российской Федерации ПК «Гарант-Универсал» (включая «Гарант-Шум»).

Рис. 3.3 – Экранная форма результатов расчетов уровня звука с учетом застройки территории

В настоящее время ПК "Гарант -Универсал" реализован в среде MS Windows (95/98/Me/2000/XP/2003) c графическим пакетом отображения полей концентраций с уникальными возможностями по сравнению с известными программами.

Информационная база данных ПК "ГАРАНТ-УНИВЕРСАЛ" позволяет получать документы по разделам инвентаризации источников выбросов (влючая автотранспорт), а также формы 2-тп (воздух) и экологического паспорта предприятия.

Уникальность ПК "ГАРАНТ-УНИВЕРСАЛ" связана с:

·           обеспечением автоматизированного решения задачи нормирования выбросов с использованием различных функциональных критериев;

·           расчетом аварийных ситуаций и разрушений;

·           расчетом выбросов от подвижных источников;

·           использованием графического пакета для Windows, работающего с картами-подложками и т.п.

Поскольку ПК "ГАРАНТ-УНИВЕРСАЛ" долгое время оставался единственным для ПЭВМ, он получил широкое распространение в Федеральных учреждениях, территориальных и местных природоохранных органах, на предприятиях и в организациях - природопользователях, а также в учебных институтах для подготовки специалистов экологического профиля.

Архитектура ПК обладает достаточной гибкостью и открытостью, что позволяет варьировать набор подсистем в соответствии с требованиями пользователей, дополнять систему необходимой нормативной документацией и новыми программными разработками.

Похожие работы

Управление охраной окружающей среды на муниципальном уровне

Скачать

122143

2

2

... условиях приоритетом является - обеспечение устойчивого социально-экономического развития муниципального образования при сохранении благоприятной окружающей среды. 1.3 Основы совершенствования управления охраной окружающей среды на муниципальном уровне Ямало-Ненецкий автономный округ (далее - автономный округ) характеризуется наличием на его территории большого количества полезных ископаемых ...

Маркетинговый механизм управления охраной окружающей среды

Скачать

24623

0

0

... (землю, недра, воду, лес и иную растительность, животный мир) и за загрязнение окружающей среды (выбросы, сбросы и т.п.), экологическое налогообложение, кредитный механизм в области природопользования, система внебюджетных экологических фондов и банков, экологическое страхование. В рамках маркетинговой системы формирования спроса и стимулирования сбыта (ФОССТИС) имеются возможности по применению ...

Управление качеством окружающей среды в строительстве

Скачать

69054

5

0

... на заводе ОБД. *В построении СУКОС. *В предложении об использовании методов совершенствования экологических процессов (бенмаркинг). 2. Исследование и построение элементов системы управления качеством окружающей среды   2.1 Характеристика анализируемых процессов по образованию и размещению отходов   ЗАО ОБД расположено в восточной промышленной зоне г. Краснодара. Первая очередь ...

Понятие и виды управления природопользованием и охраной окружающей среды

Скачать

43775

1

0

... и охраны окружающей среды. Посредством данного принципа обеспечивается объективность экологического контроля и надзора и эффективность действия права окружающей среды в целом. Виды органов государственного управления природопользованием и охраной окружающей среды. Органы общей компетенции Государственное управление использованием и охраной природных ресурсов осуществляют различные ...