Ви є тут

Автоматизована система моніторингу рівня забруднення рік та керування процесами очищення

Автор: 
Кендзіор Здзіслав
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2004
Артикул:
3404U003373
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
ПОБУДОВА АРХІТЕКТУРИ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ І КЕРУВАННЯ

Попередньо визначимося, який зміст в даній роботі вкладається в поняття архітектури системи моніторингу і керування. Для цього виділимо основні складові її елементи, які в сукупності забезпечують досягнення мети, що ставиться перед системою:
* структура системи, включаючи її функціональні компоненти та зв'язки між ними;
* методики та засоби для виконання дій по здійсненню функцій моніторингу і керування;
* моделі та алгоритми координації показників забруднення в часі та оптимального керування;
* методи та засоби відтворення функцій передбачаючих фільтрів.
В рамках даного розділу розглядаємо коло питань, пов'язаних з розробкою елементів архітектури системи за виключенням завдань, що стосуються створення і моделювання передбачаючих фільтрів. Весь комплекс останніх задач, в силу їх складності і важливості для системи в цілому, розглядається в окремому розділі.

2.1. Декомпозиція структури системи
Відомим методом побудови інформаційної системи є декомпозиція (розчленування) її на окремі частини [46]. Очевидно, що можливо запропонувати ряд допустимих варіантів декомпозиції. Критерієм завершення декомпозиції пропонується обирати такий, коли у процесі розчленування утворюються елементи (частини системи, або підсистеми), що сприймаються як неподільні об'єкти. Зокрема, підсистемами найнижчого порядку вважаються задачі [47, 48]. Звернемо увагу на певну частку свавілля в подібних підходах і їх залежність не лише від специфіки об'єктів моніторингу, чи керування, але і від наявних засобів для здійснення визначених функцій.
Приймемо до уваги важливу обставину, що стосується моніторингу і керування екобіологічною системою ріки. Враховуючи значну інерційність показників забруднення, що використовуються для формування адекватних керуючих впливів доцільно поєднати внутрішній і зовнішній описи системи [49], формуючи внутрішній опис з застосуванням передбачаючих фільтрів, або штучних нейронних мереж для здійснення процедур фільтрації і передбачення.
Отже, лише можливість формування комплексної інформації (синтезованої на підставі актуальних вимірювань) про стан ріки, а також, що є дуже важливою рисою, можливість передбачення змін стану забруднень на майбутнє, можуть бути основою для розробки моніторингу і керування для об'єкта - ріка. Завданням системи має бути стеження за станом забруднень, а в разі виникнення загрози біологічному життю ріки- реагування з метою протидії цим небезпекам. Важливою її рисою є можливість прогнозів, бо реакція в момент виникнення загрози може виявитися запізнілою і призвести до важко відновлюваних змін в природному середовищі ріки, а в найгіршому випадку - до екологічної катастрофи і вмирання життя в ріці [50].
На рис. 2.1 наведено структуру автоматизованої системи моніторингу і керування.
Внутрішній опис системи дає можливість промоделювати внутрішній механізм перетворень входи - виходи, до зовнішнього опису віднесемо лише відображення типу входи - виходи. В цілому поєднання внутрішнього та зовнішнього описів забезпечують формування системи керування, що використовує входи (результати вимірювань) для розрахунку виходів (керуючі впливи) у відповідності до правил внутрішнього опису [49].
Рис. 2.1. Структура автоматизованої системи
моніторингу і керування

В запропонованій системі за допомогою вимірювальних станцій, розташованих вздовж ріки, здійснюється збір інформації про актуальний рівень розчиненого кисню РК, оцінюються величини БПК та РК до наступного вимірювального моменту, і, при необхідності, вводиться відповідна кількість кисню у воду в ріці. Проведемо деталізований опис елементів структури та характер взаємозв'язків між ними.
2.2. Підсистема вимірювань
Вимірювання концентрації біохімічної потреби кисню є процедурою досить складною для виконання, яка може тривати від 5 до 20 днів і вимагає, крім того, лабораторних умов. Тому врахування цього параметра при ідентифікації, особливо якщо це робиться on-line, є необґрунтованим. А вимірювання концентрації розчиненого кисню робляться легко. Їх можна швидко провести, наприклад, застосувавши кисневий зонд, а результати переслати телеінформаційною мережею до віддаленого комп'ютера.
Випадок неперервних в часі вимірювань відповідає ситуації, коли давач веде вимірювання, наприклад, з човна, що вільно пливе з течією. При іншому підході неперервні вимірювання робляться у визначених точках ріки, наприклад, коло мостів, у місцях забору води або при інших гідрологічних спорудах. Тоді для певної вільно пливучої партії води вимірювання виконуються в момент її прибуття до вимірювальної станції. На практиці доцільним може виявитися випадок, коли вимірювання робляться дискретним чином. Неперервні вимірювання були генеровані з рівняння
, (2.1)
дe x - стан ріки, vp - вимірювальні завади.
2.2.1. Пристрої для автоматичного брання проб. Якщо дослідження якості води або складу стоків потрібно вести протягом довгого часу, тоді ручне брання проб стає обтяжливим і його замінюють забором за допомогою автоматичних пристроїв. Є багато типів таких пристроїв, від найпростіших, які може виготовити сам користувач, до складних апаратів промислового виготовлення.
Для помпування води застосовують різного роду помпи, з яких найпоширенішими є перистальтичні помпи. Для брання води можна також використовувати стиснене або розріджене повітря. Зібрані проби можуть змішуватися в одній посудині. Тоді одержується усереднена (збірна) проба. Але проби можуть також братися через певні визначені проміжки часу і зберігатися в різних посудинах. Існують апарати для забору проб води з об'ємом, пропорційним до швидкості течії. Проби води можна зберігати в натуральному вигляді, а для довшого збереження можна додавати до них консервувальні засоби або зберігати в холодильнику при температурі 4-6°C.
Пристрої для брання проб води можна поділити на ста