М.В. Горшков
Экологический мониторинг
Учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010. – 313 с.
Курс лекций
Лекция 12. Автоматизированные системы контроля окружающей среды (АСКОС)
Как известно, первые автоматические системы слежения за
параметрами внешней среды были созданы в военных и космических программах. В
50-е гг. в системе ПВО США уже использовали семь эшелонов плавающих в Тихом океане
автоматических буев, но самая впечатляющая автоматическая система по контролю
качества окружающей среды была, несомненно, реализована в «Луноходе».
В настоящее время процесс миниатюризации электронных схем дошел почти
до молекулярного уровня, делая реальным полностью автоматизированные, с
всеобъемлющим программным обеспечением, сложные многоцелевые и в то же время
компактные, полностью автономные системы слежения за качеством окружающей
среды. Их развитие в настоящее время сдерживается не техническими, а прежде
всего финансовыми трудностями – они все еще стоят очень дорого – и, как ни
странно, организационными проблемами многоуровневого управления такими
системами, настолько информативными и потенциально мощными, что их создание и
эксплуатация приобретают политическое значение. Можно даже сказать, что
социально и психологически общество не готово к использованию таких систем,
которые по существу опередили свое время, что в современном обществе скорее
является правилом, чем исключением.
Основными структурными блоками современных автоматических систем
мониторинга являются:
1. Датчики параметров окружающей среды – температуры, концентрации
соли в воде, солнечной радиации, ионной формы, металлов в водной среде,
концентраций основных загрязнений атмосферы и вод, включая СПАВ, гербициды,
инсектициды, фенолы, пестициды, бензапирены и др. Выделяют датчики активные и
пассивные.
2. Датчики биологических параметров – прироста древесины, проективного
покрытия растительности, гумуса почв и др.
3. Автономное электропитание на основе совершенных аккумуляторов или
солнечных батарей, прогресс в разработке которых также был обеспечен в течение
последних 20-30 лет щедрым финансированием космических программ.
4. Миниатюризированные радиопередающие и радиоприемные системы, действующие
на относительно короткое расстояние – 10-15 км.
5. Компактные радиостанции, передающие на сотни и тысячи километров.
6. Системы спутниковой связи, зачастую связанные с системами
глобального позиционирования (например, GPS).
7. Современная вычислительная техника, включая мобильные устройства.
8. Специальное программное обеспечение.
Следует
отметить, что почти повсеместно отсутствует эффективная обратная связь между
последствиями загрязнения и причинами, его вызвавшими, а это в свою очередь
приводит к дисгармонии в системе человек-промышленность-окружающая среда. Перечислим
основные причины, снижающие эффективность обратной связи между последствиями
загрязнения и причинами, которые его вызывают.
1. Экономические выгоды или потери
интересуют больше всего и сегодня, а экономический ущерб от загрязнения
окружающей среды не прогнозируется, зачастую не осознается, отложен с момента
загрязнения или от момента принятия решения, повлекшего его за собой, и восполняют
его часто не те, кто в нем повинен.
2. Результаты экологической экспертизы
не доводятся или не доходят до сознания большинства граждан, т.к. влияние
загрязнения окружающей среды на здоровье зависит от индивидуальных, возрастных,
социальных и психофизиологических особенностей жителей и может быть значительно
задержано во времени.
3. Оценки и прогнозы состояния среды
промышленного города, необходимые для обоснованного ведения
планово-предупредительных природоохранных мероприятий, требуют специальных
знаний из области точных и естественных наук, и зачастую далеко выходят за
узкие рамки стандартных методик, используемых в практике природоохранных служб.
Таким
образом, с точки зрения информационных задач управления качеством окружающей
среды основные проблемы состоят в том, что:
отсутствует
или затруднен прогноз состояния среды города в зависимости от действий
субъектов и состояния объектов управления;
результаты
оценки или прогноза не доходят до тех, кому они предназначены либо представлены
в том виде, в котором адресат их не воспринимает.
Неэффективная
работа традиционных систем получения, обработки и передачи информации приводит
к нарушениям и в системах принятия решений и управляющих воздействий. Эту
ситуацию нельзя исправить ни законодательными, ни административными мерами на
этапе принятия решений без повышения эффективности работы городской
информационной инфраструктуры управления качеством окружающей среды. Чтобы
успешно управлять территорией и рационально распоряжаться ее ресурсами, нужно
хорошо представлять себе обобщенные характеристики ее состояния и иметь
возможность оперативно и в наглядной форме получать необходимые для принятия
решений детальные сведения об объектах управления.
Сейчас
эта проблема решается следующим образом. Создают распределенную информационную
систему, в которой иерархическое построение отражает реальную административную
подчиненность экологических организаций, регламентирует контроль и управляющие
воздействия. Информационно-аналитическая система экологических служб города –
это распределенная информационная система, предназначенная для обеспечения
средствами телекоммуникации и математического моделирования задач организации
контроля, анализа и прогноза состояния окружающей среды и на этой основе
обеспечения задач управления качеством среды. Система многоуровневая и строится
по иерархическому принципу в соответствии с реальной административной и
ведомственной подчиненностью экологических организаций. Элементы системы – это
автоматизированные рабочие места экологов (АРМ): на промышленных предприятиях,
в экологических службах, в организации здравоохранения, в администрации города
и края. Каждый АРМ, с одной стороны, должен обслуживать интересы своего
владельца, с другой стороны, содержать в себе свойства и функции, отвечающие
корпоративным потребностям тех ведомственных, административных и функциональных
подсистем, к которым он относится.
Необходимость
обмена информацией и передачи управляющих воздействий объединяет АРМы в
целостную общегородскую систему. Распределенная информационная система, в
которую входят как природоохранные, так и природопользовательские организации,
позволяет создать функциональные (или предметные) информационно-аналитические,
экспертные и прогностические подсистемы: экологического мониторинга воздушного
и водного бассейнов; мониторинга здоровья жителей; прогностические, справочные
и экспертные подсистемы. Они организуются за счет горизонтальных и перекрестных
(межведомственных) связей и позволяют использовать экспертный и
модельно-прогностический потенциал экологических служб и науки. Эти подсистемы
обеспечивают решение задач оценки, анализа и прогноза и на этой основе
поддержку принятия решений природоохранных служб и администраций.
В
системе восходящие информационные потоки несут контрольную и сводную
информацию, локальные оценки и прогнозы, а нисходящие – распоряжения,
нормативно-методическое обеспечение управляющих решений, глобальные оценки и
прогнозы. Таким образом, можно создать единое информационное пространство с
единой нормативно-методической базой, необходимой для проведения
эколого-экономических экспертиз, для оценки и прогноза состояния территории и
здоровья населения.
12.1. Аэрокосмический мониторинг и данные дистанционного зондирования
12.2. Моделирование процессов и применение геоинформационных систем
12.3. Интеллектуальные системы для целей экологического мониторинга
12.3. Экологические информационные системы
|