Исследование и разработка алгоритмов и комплекса программ для автоматизированной обработки данных системы распределенных датчиков анализа экологического состояния предприятия

• Автор: Кирьянов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СИСТЕМАХ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ХИМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
1.1. Объекты исследования и задачи экологического мониторинга
1.2. Существующие в настоящее время алгоритмы обнаружения признаков аварии или потенциальной возможности ее возникновения, их достоинства и недостатки
1.3. Обзор современных программных комплексов для системы экологического мониторинга
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ I
ГЛАВА 2. МОДЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ МОНИТОРИНГОМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1 Математическое моделирование процессов экологического состояния предприятия
2.2. Особенности реализации программного комплекса для экологического мониторинга
2.3. Разработка алгоритмов обнаружения признаков аварии или потенциальной возможности ее возникновения
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II
ГЛАВА 3. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ
3.1 Общая характеристика программного комплекса
3.2. Разработка программного комплекса для управления системой экологического мониторинга предприятия

3.3. Модули разработанного программного комплекса..
3.4. Особенности применения программного комплекса.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ III
ГЛАВА 4. ТЕСТИРОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время одной из ведущих проблем инновационного развития производства является проблема мониторинга экологической ситуации [1-13]. Особое значение для повышения эффективности мониторинга экологической ситуации приобретает автоматизация обработки значительных объемов информации, позволяющая снижать трудоемкость, обработка которых традиционными методами затруднительна или невозможна [14-24].
На большинстве современных предприятий уставлены системы мониторинга окружающей среды, имеющие в своем составе программные комплексы для автоматизации обработки данных, например [25-39]. Чаще всего такие системы разработаны под конкретное предприятие и являются узконаправленными. Кроме того, следует отметить, что существующие в настоящее время системы для отслеживания экологической ситуации используют значительное количество датчиков, выдающих различную информацию о состоянии среды. Система для сбора данных экологического состояния окружающей среды представляет собой комплекс технических и программных средств, предназначенных для сбора и первичной обработки данных об экологических параметрах контролируемых компонентов природной среды. Контроль за компонентами среды осуществляется как путем непрерывных измерений с помощью устройств слежения за концентрациями вредных веществ, так и посредством отбора проб для проведения последующих анализов в аналитической лаборатории.
Математическое моделирование на основе решения уравнений диффузии активно используется в системах автоматизированного мониторинга экологического состояния открытых территориальных участков. Подобный подход крайне сложен в условиях функционирования предприятий, так как внутри помещений существуют различные

анализируются проблемы численной диффузии, возникающие из-за ощибок разностной аппроксимации исходных дифференциальных уравнений.
В качестве базовой в предлагаемой математической г*годели реализована гладкая схема со степенным законом распределения, являющаяся вариантом гибридной схемы. Для двухмерного случая обобщенный дискретный аналог уравнения (1) записывается в виде:
<*рФр — а£Ф£ + а1ГФ1У + ЯдгФд, + а£Ф£ + Ъ, С2)
аЕ = БеА{| Ре.) + [| -F.fi |], а,г = 1А{ Реп, |) + [| Д, ,01], а„ = О.А(| Ре.) + [| -F.fi |], а, = ДЛ(| Ре, |) + [| Д ,01],
Ь = БАхАу,
&р — а£ + а,у + ам +о ,+Ь ,
Ре = (ри)е Ау, Д. = Гс Ау/Дх , Рее = Д / Д,,
Д = (риАу, А, = ГДЛу/Дх, Ре„ = Д. / £>„,
Д = (рР)„ Ат, Д, = Гп Ах/Ау, Ре„ = Д / Д,,
Р,=(рУ),Ах, ' Д = ДАх/Ду, Ре,=Д/Д,
4(1 Рв|) = [ 0,(1- 0,11 Рб|)51]
Решение системы нелинейных алгебраических уравнений (2)
осуществляется итерационным способом. Используется комбинация Прямого
метода прогонки по одним направлениям сетки и метода Гаусса по другим.
Для обеспечения большей устойчивости решения применяется метод
нижней релаксации.
В работах [99-104] для решения уравнения в частных производных
т, . . 52и Э2и ~ди „5н ,
Ци) = А— + 2Б-—- + С—т+О— + 0—+Р(и) = Н(х,у) (3)
дх~ дкду ду дх ду
в некоторой области Д применяется метод прямых. При использовании метода прямых в этой области строится некоторое семейство прямых {уЛ, где ук=у0+кИ, к = 1,2,...и и для каждой точки, принадлежащей этому