408	Час т ь 11 Мониторинг и защита окружающей среды

чено вписывающейся в систему экологического мониторинга, явля­ ется одной из причин захламления территории и возникновения не­

санкционированных свалок.

Мониторинг экологического состояния урбанизированных тер­

риторий развивается медленными темпами. Наиболее продвинуты­

ми в этом направлении являются некоторые крупные города и про­

мышленные зоны, в которых, по оценкам специалистов, сложилась

сложная экологическая ситуация.

ЛИТЕРАТУРА

1 Экология, охрана природы, экологическая безопасность / Под ред

В И Данилова-Данильяна М Изд-во МНЭПУ, 1997

Глава 12

СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

12 .1. Создание системы экологического мониторинга

Для наглядности и лучшего понимания процесса разработки и

реализации системы мониторинга рассмотрим пример построения

такой системы, созданный кафедрой инженерной экологии и охраны

труда Московского энергетического института (МЭИ) на базе учеб­

ных заведений г. Москвы. Эта система имела ряд объективных пре­

имуществ по сравнению с традиционными системами: меньшую се­

бестоимость создания и обслуживания постов контроля и системы

в целом, ограничение несанкционированного доступа к оборудова­ нию, наличие разветвленной инфраструктуры учебных заведений,

достаточно равномерно распределенных на местности и др.

Структура системы эко.мониторинга включает четыре функциональных блока:

• информационно-измерительную подсистему на базе автомати­

зированных постов экологического контроля,

• передвижные посты экологического контроля (передвижные

лаборатории на автомобилях и переносвые индивидуальные прибо­

ры контроля);

•подсистему коммуникаций между постами контроля;

•геоинформационную систему, включающую в себя графичес­ кие и тематические базы данных экологической направленности,

системы моделирования, восстановления и прогноза полей экологи-

Г л а в а 12. Система экологического мониторинга

409

ческих и метеорологических факторов и систему информационной

поддержки принятия управляющих решений.

Организационно система состоит из первичных постов эко­

логического контроля, расположенных в ряде объектов, в данном

случае школ, и центрального поста системы, находяшегося в

МЭИ, в функции которого входят получение от распределенных пер­

вичных постов информации, вед€'ние баз данных, поддержка техни­ ческого и программноге обеспечения геоинформационной системы,

о которой речь будет идти в следующей главе.

Пост экологического ктипроля включает в себя наиболее до­ ступные в настоящее время датчики контроля окружающей среды:

температуры, влажности, направления ветра, скорости ветра, за­

грязнения среды (тип TGS812), гамма-излучения (радиационного),

а также газоанализаторы СО и диоксида азота (стационарные и ра­

ботающие в автоматическом режиме) и др.

Основой автоматизированного поста экологического мони­

торинга является контроллер (микропроцессорный блок), кото­

рый реализует следующие базовые функции:

•опрос датчиков поста экологического контроля с заданным

временным интервалом между моментами измерения;

• занесение информации с датчиков контроля во внутреннюю

память с привязкой моментов измерения к реальному времени, сохранение информации при перебоях с питанием;

•выдача информации по каналу RS-232 на IВМ РС по запросу;

•обмен информацией по мnдемной связи с внешними пользо­

вателями.

Все эти функции выполняются аппаратным и программным спо­

собами. Аппаратная часть представляет собой контроллер на базе

микропроцессора (например, К1816) в отдельном корпусе с разъема­

ми для подключения датчиков, телефонной пары проводов и разъема RS-232 для соединения с компьютером. Принятая периодичность ре­

гистрации измеряемых параметров устанавливается контроллером

и реально может составлять от одной минуты до нескольких часов. Практика измерений показывает, что оптимальной частотой фикса­

ции данных является один раз в 1О. 15 мин.

Структурная схема автоматизированного поста экологи­

ческого контроля приведена на рис 12 1 Пост контроля позволяет

осуществлять наращивание системы с последующим расширением

еефункциональных возможностей.

Вцелом измерительная система ил-tеет открытую архитек­ туру, что обеспечивает ее комплектацию из независимо изготов-

410	Час т ь Il Мониторинг и защита окружающей среды

		20	n
			t
			е
			n
13			е
			t
~~~~-----~	19,
JЦ'::;:::::J'--(;0		__

Рис 12 1 Струнурная схема автоматизированного поста Эl\оJюгического контроля 1, 2 - газовые датчики, 3 -- преобразователь сигналов вылода RS232 газовых датчиhов в сигналы, совме<.тимые со входами 1\онтроллера, 4 - датчиhи направ­ ления и скорости ветра, 5 6 - nреобразователи информации о направлении и

скорости ветра в соnротивпение, 7 - датчик температуры и влажности. 8, 9 -

преобразователи темnературы и влажности в сопротивпение, 10- кабели от дат чиков, 11 -контроллер, 12- Программное обеспечение контроллера, 13-

IВМ РС, 14 - Программное обеспечение IВМ РС, 1:5- Программное обеспече

1ше стандарта передdЧИ данных, /б- телефонныи ~юдем, 17- розетка телефон ного аппарата, 18- программное обеспечение Iпterпet, 19- карта подключения к сети lnternet, 20 - узел подключения к сети lпternet

ленныл частей Открытость сие rемы базируется на известных прин­ ципах работы аппаратного и программнаго обеспечения IВМ РС и на открытости архитектуры контроллера Это позволяет разрабаты­ вать дополнительные устройства для комплектации постов различ­ ными датчиками и программы первичной обработки информации

В ка<tестве подсистемы коммуникации в рассматриваемой системе используются сеть lпterпet и модемная связь Кроме того, возможна радиомодемная связь. Протокол обмена-передачи

данных постов автоматизированного контроля предусматривает

передачу данных всех постов на центральный (головной) пост сис­ темы по устанонленному (согласованному) графику по каналам

электронной почты Iпterпet

Структура информационной подсистемы может быть реали­

зована. на базе программных продуктов, например ARC V1ew GIS

фирмы ESRI США Фундаментом инфор:v1ационного обеспечения

сисrемы являются ланные о состоянии ОI<руzКающей среды в районе

(регионе) Такая информация може1 поступать как со стационарных

автоматизированных постов непрерывного экологического контра-

Г л а в а 12 Система ?кологи~еского монитори4(3

411

ля, так и с передвижных лабораториИ Поэтому для се лранения раз­

рабатываются базы данных различнqИ структуры Учитывая перио­ дичность работы передвижных лабораториИ и изv1енение районов исследовании, получаемую информацию целесообразно хранить в таблицах, соответствующих датам проводиыых исследований и со­

держащих адреса точек контроля, спектр и концентрации исследу­

емых загрязнителей, метеорологические условия при проведении из­

мерений и др На основе таких таблиu затем в геоинформационной

системе (ГИС) создаются карты точек измерений и восстанавлива­

ются непрерывные поля загрязнениИ Автоматизированные посты экологическосо контроля

имеют постоянную адресную привязку, и поэтому вся темати­

ческая информаt{UЯ здесь связана с одной и той же карто.'fJG­ фической основой База данных. как правило, состоит из двух взаимосвязанных таблиц. Первая содержит так называемую посто­

янную информацию справочного характера адрес: сведения органи­

зационного характера (ответс1венные за функционирование первич­ ного поста экологического контроля) и др Вторая таблица содержит

ежедневно пополняемую информааию, включающую собс-твенно

данные наблюдений' В нее заноrятся дата измерениИ и значения

измеряеi\1ЫХ факторов в определенные ыоменты вреl\1ени В базе дан­

ньiХ фиксируютс.я значения измерений. полученные в определенные

часы (например, в 9. 12, 15 и \8 ч) Данный подход характерен тем,

что этот же стандарт хранения данных принят в Гидрометеоаентре

России На основе организованной таким образом информации стро­

ятся диаграммы и графики изменения 111етеорологических факторов

или конаентраtшй загрязнителеи Геоинформационная система по­

зволяет также производить статистическую обработку результатов измерений за интересующие пользователя периоды времени Кро\1е

того, данные. получаемые со стационарных постов, позвопяют также

восстанавливать поля измеряемыл факторов Все поступающие с автоматизированных постов контроля дан­

ные проходят предварительную обработку, включающую в себя

опенку достоверности измеряемых параметров с целью выяв.пения

грубых метрологических погрешностей и неисправностей И3Мери­

тельного оборудования, кроме того, осуществ пяется и форыа1 ирова­ ние данных для передачи их в геоинформаuионную систему и записи

1 З~есh н Л,~'IСС н JГой 1 шве paCC\fзrpttBniOICЯ :жсп.:ри\tСIIГ·I 1ьные ,Iallныe, 1101У­

чсllные Н рСЗ} IЬТ,\1 С раб01 Ь1 фp,ll \IC\1 Га LИС ГC\fh/ ЭKO'IOIIf'ICCio.OГO \\OIIIfТOpИIII а, СО3Да!I­

НОЙ на базе У'IеGных завс,1ений

412 Часть I! Мониторинг и защита окружающей среды

всоответствующие базы данных. Для обработки данных использу­ ется Программное обеспечение, позволяющее визуализировать дан­

ные изм:рений в табличном или графическом виде. Файлы данных

висходном виде хранятся в архиве системы

Во многие системы мониторинга входят картографические и те­

матические базы данных по промытленным предприятиям региона

(города), содержащие данные о структуре и объемах их выбросов и

сбросов вредных веществ в окружающую среду Такая информация

используется при выявлении возможных виновников неблагаприят­ ных экологических ситуаций.

В состав информационного обеспечения системы экологического

мониторинга целесообразно включать специализированные про­

граммвые средства для выполнения ситуационных и прогнозных рас­

четов распространения загрязняющих веществ от источников вы­

бросов Интеграция таких пакетов (например, сертифицированных

отечественных программ НПП <<Логус•>: <<Призма•>, <<Зеркало», <<Об­

лако>> и др.) в ГИС открывает дополнительные возможности для ком­

плексного анализа экологической обстановки

12.2. Повышение эффективности системы экологического

мониторинга

Повышение эффективности контроля и оперативное уточнение

экологической обстановки осуществляются передвижными лабора­

ториями, с помощью которых проводятся целенаправленные обсле­

дования, предназначенные для детального анализа состояния окру­

жающей среды в отдельных районах города по заранее намеченной программе. Такие обследования позволяют выявить наиболее опас­

ные по уровню загрязнения районы. определять возможные источни­ ки негативных воздействий на окружающую среду и человека и т.д.

С использованием стационарных и передвижных постов могут

проводиться также комплексные оценки состояния окружающей

среды с учетом воздействия нескольких негативных факторов раз­

личнои природы.

Информационная подсистема позволяет представлять данные

как в электронном виде, так и в виде твердых копий (карты полей

загрязнений, таблицы результатов измерений, различные графики и

диаграммы)

Таким образом, система экологического мониторинга должна

иметь широкие возможности и открытую архитектуру, позволяю-