10912
.pdfЧто планируется делать, чтобы развивать данный сервис? Во-первых, привлечь волонтеров в проект; во-вторых, найти и про-
верить пункты приема вторсырья в Нижегородской области, нанести их на карту; в-третьих, популяризовать сервис среди жителей Нижнего Новгоро- да.
Рост процента нижегородцев, сортирующих отходы приведёт к уве- личению потока в уже существующих пунктах приёма, увеличивая спрос и прибыль соответствующим организациям. Будут открываться новые пунк- ты переработки отходов, повышаться цена за сдачу вторсырья, что приве- дёт к экономической привлекательности данной сферы в регионе, и к от- крытию новых заводов. А это дает на зарождение в нашем городе и в Рос- сии в целом новой привычки - раздельного сбора мусора, спасающей эко- логию нашей планеты.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Статистические данные [Электронный ресурс] / Федеральная служба государственной статистики; - М. 2019. – Режим доступа: http://www.gks.ru
2.Статистические данные [Электронный ресурс] / МИА «Россия се- годня»; ред. А.С. Анисимов - М. 2019. – Режим доступа: https://ria.ru
3.Статистические данные [Электронный ресурс] / МТРК «Мир» -
М. 2019. – Режим доступа: https://mir24.tv
4.Открытие нового пункта приёма вторсырья [Электронный ре- сурс] / Филиал ФГУП ВГТРК "ГТРК "Нижний Новгород"; ред.
Е.В.Панина. – Н.Н. 2019. – Режим доступа: http://vestinn.ru/
5.«Recycle Map» [Электронный ресурс] / ОМННО «Совет Грин-
пис». – М. 2019. - Режим доступа: https://recyclemap.ru
490
ИВАНОВ А.В., доцент кафедры ВВЭХ, ПЛАТОВ А.Ю., д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой при-
кладной информатики
ФГБОУ ВО "Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет", Нижний Новгород, Россия alexanderivanov52@yandex.ru
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ И ВЕРИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОНЛАЙН МОНИТОРИНГА
Наполнение концепции Интернета вещей разнообразным технологи- ческим контентом и внедрение практических решений для ее внедрения, начиная с 2010 года, считается устойчивой тенденцией в области инфор- мационных технологий. Эта тенденция в первую очередь обязана буму развития беспроводных сетей, появлению облачных вычислений и big data, развития всей структуры беспроводных технологий и сервиса [1]. В рабо- тах авторов данной статьи концепция Интернета вещей выходит на каче- ственно новый уровень. Если в традиционном подходе основным содержа- нием работы Интернета веще является передача и хранение огромных мас- сивов результатов измерений в оцифрованной форме, то в работах авторов по экологическому онлайн мониторингу ключевой задачей становится анализ результатов обработки информации, поступившей из беспроводных сетей. Авторами разработаны сервисы включающие онлайн расчет загряз- нения воздуха в автомобильных пробках, онлайн расчет шума от транс- портных потоков, онлайн расчета микропогодных характеристик и онлайн расчет концентрации фитопланктона в водоемах озерного типа [2-5].
Городская среда представляет собой многопараметрическую гетеро- генную и быстро меняющуюся среду. Интернет технологий вещей и мате- матическое моделирование метеорологических и гидрофизических про- цессов создают реальную основу для мониторинга в реальном времени приемлемых метеорологических условий и загрязнения городской среды. В настоящей работе основное внимание уделяется применению быстро меняющихся онлайновых метеорологических данных и данных о трафике для исследования и моделирования городской среды, включая местную метеорологическую микроструктуру, загрязнение воздуха и воды и влия- ние на здоровье, цветение водорослей, природное и культурное наследие. Быстро изменяющиеся данные в Интернете и относительно стабильные параметры создают основу для моделирования концентрации загрязняю- щих веществ и ее воздействия на природную и антропогенную среду [2].
В настоящее время развитие системы экологических онлайн серви- сов вышло на уровень систематической проверки точности выполняемых онлайн расчетов. Такая проверка проводится для расчета концентрации за-
491
грязняющих веществ в атмосферном воздухе, уровня шума, создаваемого автотранспортными потоками, скорости ветра на микротерриториальном уровне и концентрации фитопланктона в водоемах озерного типа.
На сегодняшний день обобщенные результаты выглядят так. Концентрация загрязняющих веществ в придорожной зоне автомо-
бильных пробок в среднем оказывается близкой к расчетным значениям, полученным с помощью онлайн сервиса EcoRoutes. Однако разброс в из- меренных уровнях концентрации в пробах воздуха говорит о том, что по- луэмпирическая гауссова по сути модель рассеивания годится для расчетов лишь в статистически надежных вариантах. На практике это означает, что рекомендации по использованию онлайн расчетов можно разработать лишь в результате систематических наблюдений за выбранной микротер- риторией. Таким образом, онлайн сервис на сегодняшний день является скорее маркером возможных проблем, чем инструментом для немедленно- го реагирования.
Сравнение наблюдаемого и расчетного уровня шума, создаваемого автотранспортными потоками в придорожной зоне показало что их соот- ветствие характеризуется высокой корреляцией. Эти данные можно ис- пользовать без накопления больших статистических массивов. Однако практическая ценность онлайн расчетов в условиях Нижнего Новгорода пока не велика, так как онлайн расчеты свидетельствуют о соответствии расчетного уровня шума уже известным данным.
Предложен минимальный набор оборудования для исследования экологических характеристик водоёмов и атмосферного воздуха, обеспе- чивающий прогнозирование и проверку соответствия расчетных и измеря- емых показателей загрязнения окружающей среды.
Представлены формулы для онлайн оценки в реальном времени фак- тического и прогнозируемого уровня загрязнения и выполнено их сравне- ние, которое показало удовлетворительный уровень соответствия.
Таким образом, целостный подход к созданию экологических онлайн сервисов верифицирован результатами измерений по загрязнению воздуха и по уровню шума, а также частично по микропогодным характеристикам. По расчетам онлайн концентрации фитопланктона соответствие пока но- сит выборочный характер. В целом можно констатировать, созданные сер- висы экологического онлайн мониторинга ущественно расширяют воз- можности оценки влияния загрязнения на риски для здоровья населения, так как стало возможным оценивать не только хронические токсикологи- ческие эффекты, но и немедленные токсикологические эффекты. Соответ- ственно, управление качеством окружающей среды в этом случае может осуществляться не только за счет реализации долгосрочных градострои- тельных решений, но и за счет принятия оперативных решений как орга- нами власти, так и жителями.
492
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Kevin Ashton, How to Fly a Horse: The Secret History of Creation, Invention, and Discovery Hardcover – January 20, 2015.
2.Ivanov A. V., Platov A. Yu., Stepanov D. V. Online traffic jam monitoring for mobile users / 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2016,www.sgem.org, SGEM 2016 Conference Proceedings, Book 2 Vol. 1, p. 781-788.
3.Ivanov A. Online monitoring of water quality in the lake type reservioir based on in situ measurements, assessment and forecast / Ivanov A., Guseinova S. International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. 2016. № 3-1. С. 537-544.
4.Останина И.М., Иванов А.В. Онлайн оценка шумового загрязне- ния среды автотранспортными потоками для обоснования разработки шу- мозащитных мероприятий / В сборнике: Ландшафтная архитектура и фор- мирование комфортной городской среды Материалы ХIV региональной научно-практической конференции: сборник трудов. Нижегородский госу- дарственный архитектурно-строительный университет. 2018. С. 114-120.
5.Ivanov A.V., Platov A.Yu., Stepanov D.V., Ostanina I.M. Online monitoring of urban enviroment / International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. 2018. Т. 18. № 2-2. С. 339-346.
КОЛЕНОВА Ю.А., студент международного института технологий бизнеса, ТАГАЙЦЕВА С.Г., старший преподаватель кафедры прикладной информатики и статистики
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, juliakolenova@mail.ru, svetlanatag@yandex.ru
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РОССИИ НА ПЛАТФОРМЕ «1С:ПРЕДПРИЯТИЕ 8»
Ученые уже несколько десятилетий подряд бьют тревогу о близкой экологической катастрофе. Проведенные исследования в разных областях приводят к выводу, что под воздействием деятельности человека происхо- дят глобальные изменения климата и внешней среды. Загрязнение океанов из-за утечек нефти и нефтепродуктов, а также мусора дошло до огромных масштабов, что влияет на сокращение популяций многих видов животных и экосистемы в целом. Растущее число машин каждый год приводит к большому выбросу углекислого газа в атмосферу, что, в свою очередь, ве-
493
дет к осушению земли, обильным осадкам на материках, уменьшению ко- личества кислорода в воздухе. [1]
О том, какие экологические проблемы характерны для Нижнего Нов- города, рассматривались на недавно прошедшем экологическом форуме «Зеленый Нижний 2020». Цель проводимых мероприятий – объединить нижегородцев, неравнодушных к проблемам окружающей среды. Обсуж- далось экологическое образование, проблемы сокращения парков, про- грамма раздельного накопления отходов, ответственное обращение с жи- вотными и много других вопросов.[2]
Очевидно, что экологические проблемы нужно решать комплексно, профессионально, в том числе, привлекая ИТ-специалистов по разработке информационных систем в этой области.
Автоматизация охраны окружающей среды и отдельных ее бизнес- процессов началась в России в 90-х гг. XX века. Наиболее популярными были программы по автоматизации отдельных процессов, таких как расчет платы за негативное воздействие на окружающую среду, учет в области охраны атмосферного воздуха, водных ресурсов и обращения с отходами. За последние время количество программ на рынке автоматизации охраны окружающей среды увеличилось в несколько раз и продолжает расти.
По данным IDC, на российском рынке самыми известными ERP- платформами, осуществляющими автоматизацию в области охраны окружающей среды являются 1С, SAP, Microsoft Dynamics AX и Oracle.
Российской фирмой «1С» разработан программный продукт "1С:Предприятие 8. Производственная безопасность. Охрана окружающей среды" для автоматизации задач по охране окружающей среды и экологи- ческой безопасности на предприятиях различных отраслей. Использование прикладного решения направлено в первую очередь на сокращение сроков обработки информации, автоматизацию расчета размеров экологических платежей за негативное воздействие на окружающую среду: за выбросы в атмосферный воздух, за размещение отходов, а также на повышение эф- фективности работ по обеспечению экологической безопасности на пред- приятии.
Работа предприятий, оказывающих негативное воздействие на состо- яние окружающей среды, осуществляется в соответствии с требованиями в области охраны окружающей среды, определенными на уровне федераль- ного законодательства. Для этого в прикладном решении "1С:Предприятие 8. Производственная безопасность. Охрана окружающей среды" исполь- зуются классификаторы загрязняющих веществ и отходов, классификато- ры водопользования, классификаторы по образованию и размещению от- ходов[3].
Требования в области правильного обращения с отходами, охраны атмосферного воздуха и водных ресурсов являются основными. Несоблю- дение данных требований может повлечь за собой дисциплинарную, иму-
494
щественную, административную и даже уголовную ответственность, мо- жет повысить риск возникновения экологических аварий на производстве и привести к повышению размеров экологических платежей. В данной конфигурации предусмотрена возможность планирования природоохран- ных мероприятий и представлена аналитическая отчетность по выполнен- ным мероприятиям.
Основными преимуществами "1С:Предприятие 8. Производственная безопасность. Охрана окружающей среды" перед другими программными продуктами являются:
−контроль за экологической безопасностью на предприятии;
−учет затрат на мероприятия по охране окружающей среды;
−интеграция с типовыми решениями на платформе
"1С:Предприятие 8";
−снижение вероятности возникновения экологического ущерба от негативного воздействия на окружающую среду;
−приспособление к особенностям отраслевой и корпоративной специфики;
−соответствие требованиям действующего законодательства;
−масштабируемость решения.
Еще один программный продукт разработанный отечественной ИТ- компанией «1С» в сфере охраны окружающей среды - "1С:Предприятие 8. Производственная безопасность. Комплексная". Это прикладное решение предназначено для автоматизации более широкого спектра задач. Добав- лены такие функции, как контроль за промышленной, пожарной и эколо- гической безопасностью на предприятиях различных отраслей. Здесь ре- шены задачи по формированию аналитической отчетности в соответствии с требованиями законодательства РФ, отраслевой и корпоративной специ- фики.
Вобласти охраны окружающей среды программный продукт позво- ляет вести учет источников отрицательного воздействия на окружающую среду: выпусков сточных вод, объектов размещения отходов, нормативных
ифактических выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также регистрировать данные актов рекультивации земель, автоматизиро- вать проведение расчетов платы за негативное воздействие на окружаю- щую среду [4].
Вконфигурациях "1С:Предприятие 8. Производственная безопас- ность. Комплексная" и в "1С:Предприятие 8. Производственная безопас- ность. Охрана окружающей среды" реализовано хранение и обработка большого количества учетной и нормативно-справочной информации, формирование аналитических отчетов, контроль сроков действия разреши- тельных документов, контроль своевременности проведения мероприятий по обеспечению производственной безопасности на предприятии, что зна-
495
чительно сокращает трудоемкость по сравнению с ручной обработкой ин- формации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Загрязнение окружающей среды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://tion.ru/blog/zagryaznenie-okruzhayushchej-sredy/ (дата об- ращения: 16.04.2019).
2.В Нижнем Новгороде пройдет экологический форум «Зеленый Нижний 2020» [Электронный ресурс]. – Режим доступа :
https://www.ili-nnov.ru/v-nizhnem-novgorode-projjdet-ehkologicheskijj- forum-zelenyjj-nizhnijj-2020/ (дата обращения: 16.04.2019).
3.Об охране окружающей среды [Электронный ресурс] : федер. за-
кон Рос. Федерации от 10.01.2002 N 7-ФЗ : [ред. от 29.07.2018]. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Российское законодательство. ВерсияПроф.
4.Описание функциональных возможностей программного продукта "1С:Предприятие 8. Производственная безопасность. Охрана окружающей среды" [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://solutions.1c.ru/catalog/ehs_envprot/features (дата обращения: 16.04.2019).
МУСИНА В.В., студент международного института технологий бизнеса
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, varvara.forworking@mail.ru
ОНЛАЙН-МОНИТОРИНГ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ С ПОМОЩЬЮ ВЕБ-СЕРВИСА «ECOROUTES»
Заполнение концепции «Интернет вещей» разнообразным техноло- гическим контентом и внедрение практических решений для его реализа- ции, начиная с 2010-х годов, считается устойчивой тенденцией в информа- ционных технологиях, прежде всего благодаря широкому распростране- нию беспроводных сетей, появлению облачные вычисления, развитие коммуникационных технологий. Концепция Интернета вещей использует- ся для повышения эффективности и обеспечения экологической безопас- ности при добыче и использовании природных ресурсов.
Технологии Интернета вещей и математическое моделирование ме- теорологических и гидрофизических процессов создают актуальную осно- ву для мониторинга в реальном времени пригодных для жизни метеороло- гических условий и загрязнения городской среды. Быстро изменяющиеся
496
данные онлайн и относительно стабильные параметры создают основу для моделирования концентрации загрязняющих веществ и их влияния на при- родную и антропогенную среду.
Веб-сервис EcoRoutes предназначен для моделирования показателей, влияющих на окружающую среду и человека, в режиме онлайн. На данный момент сервис включает четыре раздела:
-мониторинг загрязнения воздуха
-шумы, создаваемые транспортным потоком
-микропогода
-цветение водорослей в городских озерах, водоемах и прудах. Первые два сервиса уже отлажены и работают. Вторые два на дан-
ный момент находятся в разработке. Каждый из них предназначен для оценки рисков здоровью.
Смысл онлайн-мониторинга загрязнения воздуха заключается в том, чтобы рассчитать загрязнение воздуха на основе Интернета вещей, рассчи- тать и ранжировать риск для здоровья.
Сервис использует API-данные текущей скорости движения и теку- щих погодных данных, работает с www.yandex.ru (данные о движении) и www.realmeteo.ru (данные о скорости и направлении ветра).
Архитектура сервиса включает в себя три уровня: интерфейс, домен- ный уровень и источник данных. В качестве клиентского интерфейса мо- жет использоваться любой браузер. Динамическая часть интерфейса раз- работана на языке JavaScript. Для связи с сервером используется библиоте-
ка jQuery.
Рисунок 1 - Интерфейс мониторинга выбросов
Онлайн-расчет начинается после выбора пунктов отправления и назначения маршрута пользователя. Метеорологические и транспортные
497
данные, запрашиваемые для выбранного маршрута, будут использоваться в процедуре расчета. Метеорологические данные включают солнечную ра- диацию, скорость ветра и направление ветра.
Следующим важным параметром для расчета является интенсив- ность движения. Для расчета средней скорости используются GPS-маяки городского транспорта. Рассчитанная средняя скорость плотного транс- портного потока во время заторов определяет интенсивность потока. Кон- центрация загрязняющих веществ является основой для краткосрочного расчета риска для здоровья. Накопление рассчитанных специальных набо- ров карт концентрации приводит к долгосрочной оценке риска для здоро- вья. Расчетная схема экологической оценки пробок на дорогах была разра- ботана на основе полевых исследований плотного транспортного потока в Нижнем Новгороде. Полевые исследования показали достаточную зависи- мость интенсивности движения от качества дороги, уклона, светофора и структуры транспортного потока. Требуется обязательная адаптация моде- ли к местным условиям.
Теперь о том, что касается шумов, создаваемые транспортным пото- ком. Ключевые уравнения включают: интенсивность движения как функ- цию скорости движения во время заторов; зависимость уровня шума от скорости движения транспорта.
Измерение шума проводилось для прилегающих к участку дорог на расстоянии 7,5 м от середины краевой полосы или на расстоянии 5,5 м от края дороги. Измерения проводились с помощью сертифицированного шумомера, называемого анализатором шума и вибрации «Ассистент- SLV1». Полигон исследования шума был выбран, чтобы минимизировать влияние строительства на прилегающей территории на прямой части доро- ги. В выбранной зоне были проведены измерения шума от автомобильных потоков в течение периода различной интенсивности движения.
Модель в основе данного ресурса о микропогоде рассчитывает по- правку текущих погодных данных, полученных с метеостанции, на мест- ность и описывает полученные значения тривиально ощущения. Поправка на местность означает расчет значения температуры воздуха и влажности с учетом степени зазелененности рассматриваемой территории; расчет ско- рости и направления ветра с учетом характера застройки и высотности зданий.
Данные с метеостанций, используемые формулой, поступают на сер- вер сервиса с помощью API запросов на сервис Яндекс.Погода.
Полученные результаты формул ранжируются по реальным ощуще- ниям для пользователя.
Исследование качества воды сосредоточено на возможности измере- ния и обработки модулей для онлайн-оценки качества воды. По запросу информация может быть предоставлена широкому кругу пользователей, включая экспертов, ученых и лиц, принимающих решения. Методы гидро-
498
физического мониторинга были выбраны для проведения быстрого анали- за качества воды, включая цветение водорослей. Методы включают опре- деление количественных характеристик водорослей и цианобактерий. Подход разработан для определения критического уровня цветения водо- рослей и принятия адекватных управленческих решений.
Рисунок 2 - Интерфейс мониторинга шума
Результаты использования оборудования для мониторинга качества воды в водоемах и озерах свидетельствуют о важности сезонной суточной стратификации для роста планктона и его пространственного распределе- ния.
Для оценки и прогнозирования природных и техногенных опасно- стей в речных бассейнах используются данные спутникового дистанцион- ного зондирования и технологии ГИС.
Сервис «EcoRoutes» разработан на основе онлайн-измерений быстро меняющихся и устойчивых параметров городской среды Нижнего Новго- рода. Он включает мониторинг выбросов вдоль дорог в режиме реального времени; мониторинг шума от дорожного движения; мониторинг качества воды в водохранилищах озерного типа на основе измерений на месте, оценки и прогноза; расчет пригодных для жизни метеорологических усло- вий для городской среды и расчет краткосрочного и длительного риска для здоровья. Полуэмпирические модели основаны на относительно простых связях. Они нуждаются в локальной настройке для лучшей точности. Регу- лировка занимает один год или более для одного режима мониторинга.
Следующим приложением к проектированию является мониторинг в реальном времени коррозии углеродистой стали, современного цинкового стекла и деградации известняка при антропогенном загрязнении воздуха.
499