Математическое моделирование в системах экологического мониторинга и управления крупными технологическими комплексами : На прим. Астрахан. перераб. комплекса

• Автор: Малинина, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

ГЛАВА 1. Анализ основных направлений моделирования

загрязнения воздуха

1.1. Классификация моделей распространения загрязняющих

веществ.

1.2. Модели диффузионного типа.

1.3. Модели, основанные на решении уравнения сохранения масс

1.4. Модели замкнутых элементов

1.5. Статистические модели.

1.6. Система автоматизированного экологического мониторинга и постановка задачи исследования.
ГЛАВА 2. Построение математической модели распространения
загрязнения атмосферы и анализ результатов расчета.
2.1. Анализ источников загрязнения на предприятиях газовой
промышленности
2.2. Влияние метеусловий на распространение вредных
примесей в атмосфере
2.3. Этапы построения математической модели загрязнения
в атмосфере.
2.4. Комплексная математическая модель распространения
вредных токсичных веществ в воздухе.
2.5. Алгоритм расчета по комплексной модели
2.5.1. Алгоритм расчета по эмпирической составляющей
2.5.2. Алгоритм расчета по диффузионной составляющей модели.
2.5.3. Алгоритм расчета по статистической составляющей.
2.5. Качественные выводы по результатам расчета
ГЛАВА 3. Разработка локальной автоматизированной системы экологического мониторинга и управления загрязнением атмосферы.
3.1. Системное представление проблемы загрязнения атмосферного воздуха
3.2. Описание процесса загрязнения атмосферы как объекта управления.
3.3. Структура автоматизированной системы экологического мониторинга.
3.4. Решение задачи управления процессом загрязнения атмосферы методом явной декомпозиции
3.5. Оптимальное размещение станций контроля
ГЛАВА 4. Основные этапы технической реализации экологической
системы мониторинга и управления
4.1. Обоснование необходимости создания автоматизированной системы экологического мониторинга и управления на АГПК.
4.2. Автоматизированная система мониторинга загрязняющих веществ.
4.2.1. Информационноизмерительная подсистема.
4.2.2. Центр мониторинга
4.2.3. Подсистема передачи данных.
4.3.Техническая реализация системы мониторинга и управления загрязнением воздушной среды в районе расположения АГПК.
4.4.Оценка эффективности системы экологического мониторинга.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В первой главе проводится анализ основных направлений моделирования процесса распространения загрязнения воздушной среды, изложенный в трудах отечественных и зарубежных авторов. Определены цели и задачи дальнейшего исследования. Решение задачи оперативного мониторинга и управления качеством воздушной среды ограничивается возможностью проведения эксперимента на реальном объекте. Сложность как технологического процесса, так и процессов, происходящих в атмосфере, приводит к необходимости построения математической модели, отражающей процессы внутри объекта управления. В связи с вышесказанным материал второй главы содержит вопросы, посвященные разработке математического описания процесса распространения вредных веществ в атмосфере, выбрасываемых предприятиями газовой промышленности, исследованию сложного экологического процесса как объекта моделирования. Рассмотрены факторы, влияющие на распространение выбросов. Проведен сравнительный анализ результатов вычислений по различным математическим моделям загрязнения воздуха. Приведены результаты численных экспериментов по комплексной модели распространения вредных веществ в атмосфере, в широком диапазоне изменения метеоусловий, на примере Астраханского газоперерабатывающего комплекса. Третья глава посвящена содержательному описанию проблемы загрязнения воздушной среды. Рассмотрены методы улучшения качества воздуха, среди которых контроль и оперативное управление загрязнением воздушного бассейна. А ГПК и близлежащих районах. Предлагается системное описание процесса загрязнения атмосферы вредными веществами как объекта управления, анализируются его особенности и формулируется в общем виде задача оптимального управления. Обоснована необходимость использования многоуровневых иерархических систем. В четвертой главе рассмотрены вопросы, связанные с реализацией автоматизированной системы экологического мониторинга и управления процессом загрязнения атмосферы вредными веществами выбрасываемыми АГПК. Приведены основные технические решения для реализации предлагаемой системы управления на базе распределенного вычислительного комплекса. В заключении работы сформулированы ее основные результаты. Функции подсистемы верхнего уровня реализованы на персональном компьютере IBM PC, на нижнем уровне системы располагаются датчики производства фирмы MBL Environmental Systems для контроля концентраций сероводорода, окислов азота, оксида углерода, углеводородов и диоксида серы. Odor Monitor. Связь между подсистемами верхнего и нижнего уровня осуществляется по каналам радиосвязи. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры ’’Информатика и компьютерные сиситемы” Московской Государственной академии химического машиностроения и директору Государственного инженерного центра комплексной автоматизации Смирнову В. Н. за предоставленные материалы и помощь в работе. ГЛАВА1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ. В первой главе дается обзор исследований по моделированию распространения загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий. Приводится классификация существующих методов прогноза загрязнения воздуха, рассмотрены преимущества и недостатки каждого класса моделей. Обсуждены условия применимости этих моделей. В настоящее время сформулированы четыре подхода к моделированию (построению математических моделей), использующие прямое экспериментальное исследование, теорию подобия, теорию диффузии, классическую статистическую теорию. Наибольшее число прикладных работ выполнено на основе теории диффузии. Известны четыре основных типа моделей: “клубка”, “факела”, “ящика” и “конечно-разностные”. Достаточно полно изучена модель “факела”. Наиболее точными и сложными являются модели “конечно-разностного типа”. Для целей оперативного прогноза используются статистические модели типа множественной линейной и нелинейной регрессии и авторегрессии. В моделировании воздушного бассейна известны модели типа реактора идеального вытеснения и реактора идеального смешения с переменным объемом.