Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Петрова Надежда Петровна. Разработка информационной системы поддержки принятия решений в сфере природопользования и защиты воздушного бассейна от загрязнений : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06, 05.25.05 : Тамбов, 2004 192 c. РГБ ОД, 61:05-5/2080

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.
ВВЕДЕНИЕ 4

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ
СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МЕНЕДЖМЕНТЕ 11

  1. Цели и задачи экологического менеджмента как предметной .области информационной системы.... 11

  2. Особенности информационных систем

поддержки принятия решений в экологии 15

  1. Анализ возможностей применения геоинформационных технологий при проектировании информационных систем в экологии 19

  2. Использование CASE - технологии для проектирования информационной системы 28

  3. Использование систем поддержки принятия решений в экологии 37

1.6 Выводы и постановка задач исследования 47

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА 49

  1. Формализованное описание ресурсных и техногенных объектов управления 49

  2. Методика комплексного исследования природо-промышленных систем 59

  3. Постановка типовых задач предметной области знаний 62

Выводы к главе II 81

ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА СИСТЕМЫ
ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ (СППР) В
ОХРАНЕ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА 82

  1. Принципы построения СППР 82

  2. Основные этапы проектирования базы данных 87

3.3. Автоматизированное рабочее место

экологического менеджера 93

Выводы к главе III 100

IV. РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
МЕНЕДЖМЕНТА 101

  1. Эволюция задач планирования нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) 101

  2. Процедурное решение задачи и анализ

результатов 118

4.3. Разработка метода планирования нормативов
ПДВ с использованием расчетных значений
фоновых концентраций 123

4.3.1. Нормализация выбросов в режимах

централизованного и децентрализованного
планирования ПДВ 127

  1. Стратегия выбора мест размещения постов контроля загрязнений воздушного бассейна при проектировании систем экологического мониторинга 136

  2. Экспериментальное исследование загрязненности территории г. Тамбова тяжелыми металлами 149

Выводы к главе IV 158

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 159

ЛИТЕРАТУРА 160

ПРИЛОЖЕНИЯ 172

Введение к работе:

В последние годы создание и развитие Государственной системы экологического мониторинга и менеджмента на территории Российской Федерации выдвигается на одно из первых мест среди проблем, связанных с охраной окружающей среды и рациональным природопользованием. Такое положение дел объясняется следующими важными обстоятельствами. Во-первых, необходимостью реализации Концепции перехода России к устойчивому развитию. При этом социально-экономическая и экологическая информация, отражающая состояние субъектов РФ через согласованные массивы данных, показатели и индексы становится основой для успешного планирования и принятия решений в масштабах всего государства.

Во - вторых, региональная экономика в условиях формирования рыночных отношений становится все более самостоятельной в вопросах потребления природных ресурсов, в связи с чем Управления по охране окружающей среды и природопользованию в субъектах РФ вынуждены не только контролировать состояние техногенных систем, но и разрабатывать экологически обоснованную стратегию комплексного освоения природно-ресурсного потенциала территорий. Для этого также необходимы информационные системы поддержки принятия решений, содержащие базы данных, математические модели, диалоговые и графические интерфейсы, средства анализа информации и т.п.

В - третьих, стремительное развитие в нашей стране информационных технологий, использующих персональные компьютеры, локальные и глобальные сети передачи данных, геоинформационные системы (ГИС), теорию искусственного интеллекта и многое другое, создает потенциальную возможность для внедрения информационных систем поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента.

Актуальность работы. Создание информационно-аналитического обеспечения процесса принятия управленческих решений в указанной сфере деятельности представляется весьма сложной научной задачей. Это объясняется тем,

что объекты экологического менеджмента (такие как воздушный или водный бассейны в совокупности с промышленными предприятиями, или системы сбора и переработки твердых отходов) по своей сути являются социотехнически-ми, состоящими не только из физических элементов, но и социальных, обладающих тесными связями с обществом и постоянно реагирующих на его требования. Кроме того, региональные экосистемы остаются малоизученными из-за отсутствия автоматизированных систем сбора данных, средств на проведение комплексных исследований, а также квалифицированных специалистов по планированию устойчивого развития территорий. Особо следует отметить и отсутствие научно обоснованных методов проектирования систем поддержки принятия решений в экологии. Данная отрасль знаний, ввиду сложности объектов исследования и многообразия решаемых задач, сегодня находится в начальной стадии своего развития. Отсюда и очевидна ее важность для народного хозяйства страны.

Цель данного научного исследования - спроектировать информационную систему поддержки принятия решений в административных органах управления природопользованием на базе геоинформационных технологий, теоретические и прикладные методы решения природоохранных задач, связанных с управлением качественным состоянием воздушного бассейна в промышленно развитых центрах.

Задачи. Для достижения этих целей необходимо решить следующие задачи:

  1. Проанализировать состояние проблемы экологического менеджмента в нашей стране и за рубежом и рассмотреть возможность применения современных информационных технологий при разработке систем поддержки принятия решений.

  2. Определить классы «типовых» задач экологического менеджмента и сформулировать их в математическом виде.

  3. Формализовать новый класс ресурсно-техногенных или природо-промышленных систем (ППС) в целях математического моделирования и имитационного исследования.

  1. Выбрать принципы и технологию автоматизированного проектирования систем поддержки принятия решений в сфере природопользования и охраны воздушного бассейна.

  2. Апробировать теоретические положения и программные средства экологического менеджера в условиях Тамбовской ППС.

Предмет и объект исследования. Объектом исследования является Тамбовская природо-промышленная система, в состав которой вошли промышленные предприятия с источниками пыле-газообразных выбросов, воздушный бассейн и слой почвы, накапливающий вредные вещества. Предметом исследования является информационная система поддержки принятия решений в экологическом менеджменте субъекта Российской Федерации.

Работа выполнялась в соответствии с постановлением и законом Тамбовской области «О природных ресурсах и природопользовании» и положением «О территориальной системе экологического мониторинга Тамбовской области» №529 от 29.08.97г.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы системного анализа, математического моделирования, теории принятия решений, имитационного и натурного экспериментов.

Научная новизна. Разработано формализованное описание класса ресурсно-техногенных систем на теоретико-множественной основе и предложена методика их исследования как объектов экологического менеджмента.

Сформулированы математические постановки «типовых» задач управления природопользованием и защитой окружающей среды от загрязнений.

Рассмотрена эволюция задач оптимального планирования нормативов выбросов из стационарных промышленных источников в детерминированном и вероятностном вариантах, а также в условиях купли-продажи прав на загрязнения.

Разработаны алгоритмы «централизованного» и «децентрализованного» решения воздухоохранных задач с использованием расчетных фоновых концентраций.

Сформулированы принципы построения информационной системы поддержки принятия решений в природопользовании.

Разработан метод выбора постов контроля для автоматизированной системы мониторинга воздушного бассейна.

Выявлены зоны повышенного содержания в почве г. Тамбова тяжелых металлов и их взаимосвязь сростом детской заболеваемости.

Практическая значимость. Создан программный комплекс информационно-аналитической системы поддержки принятия решений в территориальных органах управления природопользованием и защиты окружающей среды, включающий базы данных по предприятиям, источникам загрязнений, типам примесей, а также электронные карты местности и пользовательский интерфейс.

Решены следующие задачи по защите воздушного бассейна г.Тамбова от промышленных загрязнений:

  1. Установления нормативов ПДВ для стационарных промышленных источников загрязнения, с использованием предложенной методики расчета фоновых концентраций.

  1. Оптимального выбора мест размещения постов контроля в системе мониторинга воздушного бассейна ППС.

  2. Экспериментального геохимического обследования территории г. Тамбова на содержание в почве тяжелых металлов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

Методика решения задач экологического менеджмента, возникающих в практике работы природоохранных органов и служб субъектов Российской Федерации.

Информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений на базе ГИС-технологии, баз данных, расчетных модулей и интерфейса менеджера.

Сведения об апробации результатов диссертации. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах:

IV региональной научно-технической конференции «Вопросы региональной экономики», Тамбов, 2000г.;

Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы малых городов», Елец, 2003г.;

Годичной научной конференции Института истории естествознания и техники им. СИ. Вавилова РАН, Москва, 2003г.;

X межрегиональной научно-технической конференции «Проблемы химии и химической технологии», Тамбов, 2003г.;

Межрегиональной научно-практической конференции «Природные ресурсы и учение В.И. Вернадского - основа устойчивого развития цивилизации», Тамбов,2003г.;

на научных семинарах кафедры «Природопользование и защита окружающей среды» Тамбовского государственного технического университета.

Сведения о публикациях (по теме диссертации). Основные результаты диссертационной работы опубликованы в восьми печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Основная часть диссертации изложена на 159 страницах машинописного текста. Работа содержит 37 рисунков и 7 таблиц.

Первая глава работы освещает цели и задачи экологического менеджмента, его отличия от задач управления промышленными объектами. Подчеркивается новизна разработки информационно-аналитических систем поддержки принятия решений в сфере природопользования и охраны окружающей среды от загрязнений. Введено определение нового класса систем, а именно - ресурсно-техногенных. Подчеркивается их экосоциотехнический характер.

Анализируются возможности применения ГИС-технологий при проектировании систем поддержки лринятия решений в экологии. Рассматривается программное обеспечение геоинформационных систем, приводятся сравнительные характеристики отечественных и зарубежных программных комплексов.

В связи с усложнением задач экологического менеджмента, необходимостью учета большого числа связей, приложений и т. п., обосновывается методо-логия автоматизированного проектирования баз данных информационных систем с использованием CASE-средств.

Описаны наиболее характерные примеры использования систем поддержки принятия решений в экологии: при управлении качеством воды в озере, загрязнении воздушного бассейна, выбросами от тепловых станций, уровнем воды в резервуарах и другие.

Вторая глава посвящена теоретическим вопросам разработки системного подхода к решению задач экологического менеджмента. С этой целью предложено формализованное описание ресурсных и техногенных объектов управления с единых позиций. Введены понятия природо-промышленной системы, ее подсистем, связей, элементов, контактов, носителей примесей и других категорий необходимых, при моделировании. Базируясь на описании данного класса систем предложена методика их исследования, состоящая из 5-ти этапов: концептуализации, спецификации, отображения, анализа и реализации. В основу процесса поддержки принятия решений положен ряд принципов, отличающих экологический менеджмент от производственного. И с учетом них математически поставлены типовые задачи управления ресурсопользованием и охраной окружающей среды. Эти задачи классифицированы как детерминированные, вероятностные, статические, динамические, циклические и «альтернативные» по операторам описания экологических подсистем.

Третья глава посвящена программной реализации системы поддержки принятия решений в охране воздушного бассейна. Для этого были предложены принципы, на основе которых возможно создание открытых систем: масштабируемости, расширяемости, интероперабельности, переносимости и т. п. Разра-

ботана конфигурация СППР, в состав которой вошли базы данных, ГИС-система, расчетные модули, графические и текстовые интерфейсы пользователя. В качестве типового пакета использована отечественная ГИС «Географ».

В работе подробно описаны все этапы проектирования информационно — аналитической системы: концептуального, логического и физического моделирования процессов. Создано рабочее место экологического менеджера, позволяющее оперировать массивами данных в любом варианте, организовывать расчеты по заданному сценарию, отображать информацию в нужной отчетной форме и контролировать состояния работы системы в целом.

Четвертая глава связана с практической реализацией задач экологического менеджмента на основе информационно-аналитической системы поддержки принятия решений. Одной из таких задач является планирование нормативов ПДВ для промышленных источников загрязнений атмосферы. В отличие от традиционного подхода в работе ставятся задачи оптимального планирования воздухоохранных мероприятий с использованием экономического критерия. Приведены примеры решения задачи в детерминированной и вероятностной постановках, а также с применение алгоритма расчета фоновых концентраций.

Не менее важной на практике является задача мониторинга загрязнений воздушного бассейна. В работе предложен алгоритм выбора постов контроля для г. Тамбова, использующий идеи теории игр. При этом использованы критерии Вальда, Гурвица и «среднего» выигрыша. Определены три географические зоны контроля качества приземного слоя воздуха в г. Тамбове, инвариантные к вышеназванным критериям. Правильность расчета подтверждена наличием вблизи этих зон действующих лабораторий санитарно-гигиенического надзора.

Экспериментальная часть работы связана также с геохимическим мониторингом территории г. Тамбова. Для этого исследовались пробы почв (взятые с глубины до 5 см.) на содержание в них тяжелых металлов. Установлены аномально высокие зоны загрязнений в городе, определены корреляционные связи между содержанием металлов и уровнем заболеваемости у детей.

Подобные работы
Кондраков Олег Викторович
Разработка методов и алгоритмов для системы мониторинга и диспетчеризации промышленных загрязнений воздушного бассейна
Балдин Александр Викторович
Научные основы автоматизации и моделирования процессов управления на основе гибридных систем поддержки принятия решений с открытой структурой
Кахутин Павел Викторович
Повышение качества системы поддержки принятия решений в технологической подготовке машиностроительного производства путем организации хранилищ данных
Беспалова Евгения Эдуардовна
Автоматизированная система поддержки принятия решений в оперативном планировании производства сборного железобетона
Балабанов Александр Анатольевич
Система поддержки принятия решений при автоматизированном оперативно-диспетчерском управлении объектами добычи и транспорта газа
Серебряков Алексей Александрович
Повышение эффективности технологической подготовки производства путем создания системы поддержки принятия решений на машиностроительном предприятии
Дронь Елена Анатольевна
Автоматизированная система поддержки принятия решений при управлении строительством на основе системной модели затрат
Алфимов Роман Валерьевич
Система автоматизированной поддержки принятия решения при проведении валютных операций в реальном масштабе времени
Каменский Владислав Валерьевич
Методы интеллектуальной поддержки принятия решений в системах управления движением поездов
Пучнин Николай Борисович
Система информационной поддержки принятия решений при стратегическом управлении машиностроительным предприятием

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net