28 | 03 | 2024

Разработка информационно-аналитической системы для мониторинга воздействия угольной промышленности на окружающую среду

В 2013 г. был реализован этап № 2 «Проведение научных исследований и разработка информационно-аналитической системы для мониторинга воздействия угольной промышленности на окружающую среду и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов» соглашения № 8658 от «17» сентября 2012 г. Тема: «Разработка информационно-аналитической системы для мониторинга воздействия угольной промышленности на окружающую среду и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов».
Целью работы являются развитие устойчивого и эффективного взаимодействия с российскими учеными, работающими за рубежом, на постоянной и временной основе, закрепление их в российской науке и образовании, использование их опыта, навыков и знаний для развития отечественной системы науки, образования  высоких технологий в процессе выполнения научных исследований, проводимых коллективами под руководством приглашенных исследователей по научному направлению «Рациональное природопользование» в следующих областях: предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; мониторинг и прогнозирование состояния окружающей среды, предотвращение и ликвидация ее загрязнения.

 

В процессе выполнения НИР на 2 этапе были проведены следующие работы:

- разработана автоматизированная информационная система (база данных) воздействия угольной промышленности на окружающую среду;
- разработана геоинформационная система, включающая в себя графические и тематические базы данных экологической направленности;
- проведен коллективом исполнителей НИР научно-практического семинара 15 марта 2013 г.;
- разработана математическая модель и программный модуль ее реализации для прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений окружающей среды и сроков восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов;
- проведен коллективом исполнителей НИР научно-практического семинара 03 июля 2013 г.
- произведена апробация разработанной информационно-аналитической системы, генерализация полученных данных и прогнозирование;
- проведен коллективом исполнителей НИР с участием специалистов-практиков, ученых, аспирантов, студентов итоговый научно-практический семинар 29 октября 2013 г.;
- разработан план дальнейшего взаимодействия коллектива научно-образовательного центра;
- обобщены и оценены результаты исследований;
- составлен и сдан заказчику заключительный отчет.

В результате проведённых исследований:

1. Сформирована научно-техническая основа для разработки информационно-аналитической системы для мониторинга воздействия угольной промышленности на окружающую среду и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов, включающую 4 функциональных блока:
- базу данных с веб-интерфейсом, предназначенную для ввода и хранения данных о техногенных ландшафтах и результатов мониторинга качества их природной среды;
- геоинформационную систему с веб-интерфейсом, включающую в себя графические и тематические базы данных экологической направленности;
- программный модуль расчета текущих интегральных характеристик  окружающей природной среды территорий изучаемых техногенных ландшафтов и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов;
- программный модуль визуализации интегральных состояний природной среды техногенных ландшафтов для выявления аномалий и качественной оценки динамики развития системы (мониторинга);
2. Разработана информационная система мониторинга воздействия угольной промышленности на окружающую среду, предназначенная для ввода и хранения и обработки данных о техногенных ландшафтах и результатов мониторинга качества их природной среды, позволяющая учесть основные мероприятия проводимые на техногенном ландшафте, включая горные работы, рекультивацию земель и мониторинг флоры, фауны и почвы. В данной статье описаны средства, используемые для проектирования и программирования при создании информационно-аналитической системы.
3.  Создана геоинформационной система для визуализации данных мониторинга окружающей природной среды техногенных ландшафтов на основе WebAPI;
4. Описана математическая модель и программный модуль ее реализации для прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений окружающей среды и сроков восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов.

Полученные в ходе выполнения НИР результаты могут быть использованы в следующих областях:

- организация мониторинга, периодичности и представительности  экологической информации и формирования информационной основы предотвращения негативных воздействий на окружающую среду;
- учеными, ведущие исследования по теме НИР, государственными органами, осуществляющими контроль воздействия угольной промышленности на окружающую среду,
- угольными предприятиями (экологические подразделения) для  систематизации информации, анализа, мониторинга,  прогноза и визуализации информации о воздействии угольной промышленности на окружающую среду, для прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений окружающей среды и сроков восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов;
-  образовательные процессы высших учебных заведений, по использованию передовых методов и методик мониторинга окружающей среды техногенных ландшафтов.

Результаты НИР могут быть востребованы:

- специалистами государственных органов, осуществляющие контроль воздействия угольной промышленности на окружающую среду;
- коллективами экологических подразделений угольных предприятий;
- научными и научно-педагогическими коллективами в области мониторинга окружающей среды техногенных ландшафтов.

Результаты НИР внедрены в образовательный процесс по дисциплинам:

1. «Автоматизированные системы управления технологическими процессами в природообустройстве» для студентов инженерного факультета 4 курса направления подготовки 280100.62 «Природообустройство и водопользование» профиля «Природоохранное обустройство территорий»
2.  «Природно-техногенные комплексы и основы природообустройства» для студентов инженерного факультета 3 курса направления подготовки 280100.62 «Природообустройство и водопользование» профиля «Природоохранное обустройство территорий»
3.  «Химия окружающей среды» для студентов гуманитарно-педагогического факультета 2 курса направления «Естественнонаучное образование»
4. «Охрана природы и рациональное природопользование» для студентов гуманитарно-педагогического факультета 3 курса направления «Естественнонаучное образование»
5. «Приборы и средства контроля окружающей среды» для студентов инженерного факультета 3 курса направления подготовки 280100.62 «Природообустройство и водопользование» профиля «Природоохранное обустройство территорий»
6.  «Обследование, мониторинг и экологическая оценка территорий» для студентов инженерного факультета 2  курса направления подготовки 280100.62 «Природообустройство и водопользование» профиля «Природоохранное обустройство территорий»

В результате подготовлен итоговый отчет по НИР. Структуру основной части отчета о НИР составляют разделы 1, 2 и приложение А.  В первом разделе описаны результаты выполнения НИР 1 этапа «Планирование исследований и разработка методики мониторинга окружающей природной среды отработанных угольных разрезов», в том числе: проведен анализ исследований и практических работ, определены, уточнены методы и средства проведения научно-исследовательской работы и планируемых результатов, приведены результаты патентных исследований по ГОСТ 15.011-96,  описана методика мониторинга окружающей природной среды техногенных ландшафтов, приведены результаты мониторинга текущего состояния и сбор ретроспективной информации по показателям окружающей природной среды изучаемых техногенных ландшафтов, описаны итоги проведения научно-практических семинаров. Во втором разделе описаны результаты выполнения НИР 2 этапа «Проведение научных исследований и разработка информационно-аналитической системы для мониторинга воздействия угольной промышленности на окружающую среду и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов», в том числе: программная документация с описанием концептуальной, даталогической модели, технических характеристик автоматизированной информационной системы воздействия угольной промышленности на окружающую среду и руководством пользователя; программная документация с описанием геоинформационной системы, включающей в себя графические и тематические базы данных экологической направленности и руководством пользователя; описана математической модели и программного модуля ее реализации для прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений окружающей среды и сроков восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов; результаты апробации разработанной информационно-аналитической системы, генерализации полученных данных и прогнозирование; итоги проведения научно-практических семинаров; план дальнейшего взаимодействия коллектива научно-образовательного центра; результаты внедрения в учебный процесс, обобщение и оценка результатов исследований.