Автоматизированная система экологического мониторинга угольной шахты на базе ГИС технологии Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

т = (Я + -Я)[£( 5)| 4=-я-1], (9)

Я

где д(в) - преобразование Лапласа от д(ш). Практическое применение этих формул проиллюстрировано на следующем примере.

Пример. Рассмотрим транзакцию, которая при отсутствии ошибок требует в среднем 120 мин для выполнения, с отклонением ±15 мин. Среднее время отката составляет 10 минут. Требуется определить вероятность отката и вычислить средние значения времени отклика транзакции при следующих интенсивностях пуассоновских потоков ошибок

10-3,10-2, 2 -10-2 (1/мин).

Из (1) вероятность инициализации отката определяется, как 1 - ехр(-120Я) , и составляет соответственно 0.09, 0.69 и 0.87.

Среднее время отклика транзакции может быть получено из (9). Допустим, что длительность транзакции равномерно распределена на интервале [105, 135]. Тогда

р(м>) = —, 105 < w < 135 ,

30

и д(ш) равняется нулю вне этого интервала. Преобразование Лапласа величины д(ш) имеет вид

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------

( ) = ехр(-1055) - ехр(-1355)

5) = 305

Следовательно, среднее время отклика транзакции с интенсивностью потока ошибок Я согласно (9) составляет

Т = П0 + 1]{ехР(135Я) - ехР(105Я) -1}

[ Я 30Я }

При интенсивности потока ошибок 10 , которая

соответствует ситуации, когда появление ошибки

сравнительно редко, получаем Т =125.6 мин. Дополнительная задержка (из-за возможных ошибок) сравнительно невелика и составляет около 6 мин.

При интенсивности потока ошибок 10-2 имеем Т = =234.6 минуты. Дополнительная задержка - 134.6 минуты. Для еще более высокой интенсивности равной 2-10-2 имеем Т = 598.2 минуты. Это соответствует дополнительной задержке, более чем в 4 раза превышающей длительность транзакции. Из данного примера видно, что производительность длинных транзакций из-за ошибок и повторной обработки может очень быстро убывать.

Морозов Е.А. - кандидат технических наук, Московский государственный горный университет. Акбашев Б.Г. - кандидат физико-математических наук, АСУ НИИ приборостроения г. Пенза.

© А.А. Филиппова, В.М. Шек, 2002

УЛК 65.011.56

А.А. Филиппова, В.М. Шек

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ НА БАЗЕ ГИС ТЕХНОЛОГИИ

При работе горнодобывающего предприятия производится изъятие из природной среды свежего атмосферного воздуха для проветривания горных выработок, воды из водоемов для обеспечения безопасных условий труда, леса из лесных массивов для производства работ в горных выработках, изъятие полезного ископаемого и горных пород из недр, газа и воды из горных структур.

Параллельно изъятию ресурсов происходят выбросы загрязняющих веществ, пыли, сбросы сточных вод. Каждый выброс или изъятие представляет собой отдельный экологический аспект, т.е. элемент

деятельности предприятия, его продукции или услуг, которые могут взаимодействовать с окружающей средой. Некоторые экологические аспекты угольного предприятия представлены в таблице. Таблица составлена по данным [1].

Понятно, что охрана окружающей природной среды возможна и может быть эффективна только при наличии оперативной и точной информации о состоянии ее отдельных компонентов. Эту задачу решает экологический мониторинг.

Экологический мониторинг, или мониторинг состояния окружающей среды, согласно [2], организуется как многоэтапный планируемый эксперимент с целью экологического аудита* промышленных технологий на конкретной территории, выбора способов хозяйственного использования конкретной территории, защиты окружающей среды от техногенных воздействий и экологической реабилитации нару-

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УГОЛЬНЫХ ПРЕАПРИЯТИЙ

Экологический аспект угольного предприятия Примечание Значение Единицы измерения

сброс сточных вод на 1 млн т угля 3,2 млн м

выброс в атмосферу вредных веществ на 1 млн т угля 2,6 тыс. т

землеемкость на 1 млн т угля 379,1 га

складирование вскрышных и вмещающих пород на 1 млн т угля 2,8 млн м3

нарушение земель в зоне горных отводов при подземной добыче угля за год 5,6 тыс. га

нарушение земель в зоне горных отводов при открытой добыче угля за год 122 тыс. га

выброс угольной и породной пыли за сутки 0,1-0,18 % от общего объема добычи угля

выброс метана за сутки 300-450 тыс. м3

выброс углекислого газа за сутки 35-65 тыс. м3

выброс тепла за сутки 180-360 тыс. кДж

образование отвалов вскрышных пород в шахте на 1т угля 2-14 т

образование отвалов шахтных пород на 1т угля 0,35 т

шенных земель и водоемов.

В настоящей статье рассматриваются те особенности автоматизированной системы экологического мониторинга, которые она приобретает при использовании ГИС технологий.

Отметим, во-первых, что ГИС оперирует данными геореляционной структуры, т.е. с пространственными данными, которые хранят геометрическое положение географических объектов (источники, точки контроля загрязнений) совместно с атрибутивной информацией, которая описывает что, собственно,

представляют собой эти объекты. Пространственные данные хранятся в векторных или растровых структурах данных, а относящаяся к ним атрибутивная информация - в наборах таблиц, географически связанных с объектами, которые они описывают. Таким образом, экологически значимые объекты угольной шахты и зоны их воздействия могут быть визуально отображены.

Во-вторых, ГИС дает возможность в рамках экологического мониторинга решать такие задачи как:

1. Сбор, обработка и хранение информации с приборов и датчиков контроля.

2. Моделирование распространение загрязнения от точечных и неточечных (полигональных) источников. Результаты модельных расчетов можно наложить на природные карты, например карты растительности, или же на планы поверхности шахт и населенных пунктов в данном районе.

3. Анализ взаимосвязи между различными технологическими факторами угольного производства и состоянием окружающей среды (здоровье населения, качество воды в водоемах и т.д.).

4. Пространственный анализ зон загрязнения;

5. Прогнозирование загрязнения на основании данных об отклонениях от нормативов по всем точкам контроля измерений.

6. Идентификация источников загрязнения и определение величин выбросов из них по данным о зонах рассеяния загрязняющих веществ.

7. Оценка последствий предпринимаемых природоохранных мероприятий.

Критериями качества компонентов природной среды при осуществлении мониторинга являются предельно допустимые концентрации (ПДК, мг/дм3) соответствующих загрязнителей. На рисунке показан фрагмент плана поверхности шахты Усинская «ОАО Кузнецкуголь» с нанесенными зонами запыленности в долях ПДК.

В качестве программной среды разработки и проведения экологического мониторинга угольной шахты выбрана ГИС ARC/INFO (ArcView). ГИС здесь - это связанная совокупность трех основных компонент: информационного банка, системы комплексного отображения информации и системы поддержки принятия управленческих решений с учетом экологического фактора. ARC/INFO (ArcView) строится на

*Экологический аудит - это систематический документально оформленный процесс проверки объективно получаемых и оцениваемых данных для определения соответствия

Рйе. ^Е°^тйемедачпёажит1шермностйтйатедесёеш1йя воао кузшшга^ дейайй>ёййЕ[моваййм1Р вй¥йшяййьтйос^о?

КйхЧПД40 МасШ-аб: 1 : 5000

основе объектно-ориентированной методологии. Этот программные продукт позволяет включать в ГИС модули, написанные на объектных языках программирования (Бе1рЫ). Что дает возможность дополнительной отладки модулей отдельно в привычной разработчику среде.

В настоящее время в рамках диссертационной работы автора производится разработка структуры экологического мониторинга угольной шахты, оцифровка материалов карт угольных шахт. В списке карт, используемых в автоматизированной системе экологического мониторинга угольной шахты отметим план поверхности шахты и ближайших населенных пунктов (масштаб 1:5000), план горных выработок по пластам (масштаб 1:5000).

Итак, создание автоматизированной системы экологического мониторинга на базе ГИС технологии расширяет возможности экологического анали-

за, прогнозирования и выявления источников загрязнения за счет учета географического положения объектов шахты в пространстве друг относительно друга, за счет возможности выполнения пространственных операций над объектами и, наконец, за счет интеграции на одной карте информации из разных областей (технико-экономические показатели производства, экологические аспекты, данные по населению и т.д.).

Предполагаемый эффект от внедрения автоматизированной системы состоит в улучшении экологической ситуации в районе угольных шахт, в создании предпосылок для осуществления обоснованных воздействий на технические процессы, в повышении экономических показателей шахты за счет возможности снижения штрафных санкций (при обоснованном планировании вложений в очистные и природоохранные сооружения).

------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пучков Л.А., Сластунов С.В., Ельчанинов Е.А. Проблемы охраны окружающей среды и пути их решения в угольной промышленности России. Ш Всемирный Конгресс по эко-

логии в горном деле. 7-11 сентября 1999. Труды конгресса // Том 1. - М.: ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, 1999, 418 с.

2. Методические и нормативно-

аналитические основы экологического аудирования в Российский Федерации. Учебное пособие по экологическому аудированию. Часть 1. - М.: Тройка, 1999, 533 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------------------

Филиппова Анна Александровна - аспирантка, Московский государственный горный университет.

Шек Валерий Михайлович - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.

© С.В. Лукичев, О.В. Наговицын, О.Е. Чуркин, 2002

УЛК 65.011.56

С.В. Лукичев, О.В. Наговицын, О.Е. Чуркин

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ СЕОГЕСИ-ЭО ПРИ ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ РУЛНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ*

Геолого-экономическая оценка, являясь важным и ответственным этапом освоения месторождения, зачастую вынуждена осуществляться на ограниченном количестве данных геологической разведки, поэтому использование современных методов и средств компьютерного моделирования становится необходимым условием правильной интерпретации

исходных данных и принятия экономически и технологически обоснованных решений. Ниже приведены результаты исследований, направленных на создание программных средств геоло-го-экономической оценки рудных месторождений с использованием системы моделирования объектов горной технологии 0еоТееЬ-30.

Следует отметить, что система 0еоТееЬ-30 изначально разрабатывалась для моделирования объектов горной технологии и автоматизации решения различных задач горного производства [1], поэтому в ней достаточно детально отработаны основные методы работы с объемными геологическими и технологическими моделями объектов. Это в сочетании с использо-

*Исследования выполняются при поддержке РФФИ. Проект N° 00-07-90076)