Разработка автоматизированной системы управления эколого-технологическими процессами с учётом техногенных воздействий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Большаков, Николай Александрович

• Большаков, Николай Александрович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Большаков, Николай Александрович

Введение.

1. Среда и экологические факторы, воздействующие на объекты агропромышленного комплекса (АПК).

1.1 .Взаимодействие среды и экологических факторов в системе «организм - среда».

1.2.Классификация экологических факторов.

1.3.Интегральные критерии в экологической системе организм - среда».

1 АОценка зон экологического неблагополучия с позиции экобезопасности объектов АПК.

1.4.1 .Критерии зон экологического кризиса и бедствия.

1.4.2.Тематические критерии зон экологического неблагополучия.

1.4.3.Пространственные критерии зон экологического неблагополучия (ЗЭН).f.f.7"25"

1.4.4. Динамические критерии зон экологического неблагополучия.

1.4.5. Интеграция и апробация показателей ЗЭН.^f.T^

1.5. Постановка задачи исследований.^^

2. Планирование эксперимента при разработке новой техники и технологий на объектах АПК.^ ^

2.1. Разработка математических моделей процесса оптимизации АСУ для объектов АПК. ЪЪ-ЧЛ

2.2. Оценка числовых характеристик случайных величин по ограниченному числу опытов.

3. Прогнозирование возможности применения различныхстем массового обслуживания (СМО) в условиях-х. производства.

3.1. Разработка методики и методологии оценки риска аварийных взрывов на объектах АПК.

3.2. Статические и экспериментальные исследования риска аварийных взрывов, связанных с транспортировкой и хранением сжиженных газов

Х - с-я в емкостях. 10 ^

3.3. Исследования статистических данных по авариям на объектах АПК.

3.4. Исследования методов оценки показателей надежности элементов

СМО на объектах АПК по результатам испытаний.

3.5. Методика определения основных показателей надежности в

4. Разработка методики и алгоритма расчета СМО применительно к объектам АПК.

4.1. Исследования основных параметров и вероятных характеристик СМО, разработанных в условиях воздействия на них техногенных нагрузок. '

4.2. Разработка информационной модели и технико-экономических параметров СМО, применяемых в АПК.

4.3. Автоматизированные системы управления для объектов АПК.

5. Прогнозирование оптимальной потребности топлива в жилых городках л О — ft/

АПК, представленных в виде СМО.°

5.1. Расчет количества ремонтно-аварийных бригад в коммунальном дгмоо хозяйстве города.

5.2. Оценка основных параметров экспоненциального закона распределения при испытании ИМ.

5.3. Перспектива исследования СМО на объектах АПК в целях устойчивого развития-х. производства.:.

5.4. Разработка программного комплекса расчета оптимальной технологической структуры и производственной программы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка автоматизированной системы управления эколого-технологическими процессами с учётом техногенных воздействий»

Среди множества аспектов перехода России к устойчивому развитию особое место занимает круг методических проблем получения объективных оценок текущего и прогнозируемого состояния российских ремонтов.

При этом проблемы получения объективных оценок далее укрупненных блоков социально-экономического, промышленно-технологического, эколого-географического и медико-биологического состояния конкретных регионов России носят ярко выраженный междисциплинарный характер.

В ходе исследований последнего времени установлено , что часто позитивные показатели для одного блока действует как негативный фактор для другого, Поэтому получить целостную картину объективного состояния региона можно лишь совместно рассматривая складывающийся ситуацию в указанных блоках в текущий или прогнозируемый момент времени.

Возникающие при этом задачи весьма близки и укладываются в область знаний, обозначаемую как исследования больших систем. С этих позиций рассматриваемая проблема может быть сведена к созданию разноуровневых иерархических модельных описаний укрупненных блоков Разнородность используемых методов формализации может быть преодолена структурированием иерархических уровней модельных описаний. При этом для каждого уровня устанавливаются требуемое абстрагирование, необходимая доступная информационная база, критерии оценки благополучия реальной ситуации в регионе, описываемой данным блоком, а также адекватность используемого модельного описания.

По нашему мнению, целесообразно установить 4 уровня модельных описаний: исходные модели, модели данных, порождающие модели, структурированные модели.

В этом случае, на верхнем уровне иерархии структурированные модели отдельных блоков объединяются в единую имитационную модель, описываемую с требуемым абстрагированием реальную или прогнозируемую ситуацию в регионе или на конкретном объекте (например, в АПК)

При этом имеющиеся источники фактографической информации (представленной разнородными базами данных) будут основой для моделей нижних уровней. Это позволит обеспечить корректный переход к требуемой адекватности моделей верхних уровней и облегчит различным специалистам в различных областях интерпретацию результатов моделирования.

С другой стороны, успешное развитие АПК в условиях конкурентного окружения во многом зависит от его способности ориентироваться на рынке и выпускать товар и с.-х. продукцию требуемого ассортимента, качества и конкурентно-способной цены.

Современное состояние активной части основных фондов с.-х. предприятий характеризуются преобладанием физически изношенного, морально и экономически устаревшего оборудования, в целом технический уровень с.-х. производства и состояния организационной структуры не позволяет в подавляющем большинстве случаев выпускать конкурентно способную продукцию.

Практическая потребность в решении вышеуказанной задачи существует, но не может быть достаточной степени удовлетворенна в следствии мало-изученности специфических проблем инвестиционной деятельности в условиях российской экономики.

Таким образом, актуальность диссертационной работы определяется также необходимостью разработки аппарата управления реструктуризации и техническим перевооружением объектов АПК, что достигается разработкой комплекса методов, алгоритмов и программного обеспечения по определению технологической структуры оборудования, производственного плана и показателей эффективности капитальных вложений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Большаков, Николай Александрович, 2004 год

1. Авторское свидетельство СССР № 431356. Многопозиционный распределительный кран. (Пряхин В.Н., Осипов И.И., Селиванов В.И.,).-Б.И. № 29., 1970.

2. Агроэкология. В.А.Черников, Р.М.Алексахин, А.В.Голубев и др.; Под редакцией В.А.Черникова, А.ИЛекереса. М.:Колос, 2000.-536с.

3. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М.: Металлургия, 1969.

4. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В., Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976

5. Беккер А.А., Агаев Т.Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. JL: Гидрометеоиздат, 1989

6. Бельман Р. Динамическое программирование. М.: ИЛ, 1960.

7. Большаков Н.А., Зилонов М.О., Иванов Б.В., Пряхин В.Н., Жуйков Ю.Ф. «Пространственные распределения отказов, возникающие в стохастических системах. М.: «Норма», 2003,Вып. 4 - c.l 11-113.

8. Вальд А. Последовательный анализ. -М.: Физматгиз, 1960.

9. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.: Физматгиз, 1964.-564с.

10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Исследование операций. М.: Сов. Радио, 1972.-551с.

11. Виноградов Б.В., Шитов А.Г. Прогнозированные динамики южнотаежной экосистемы по поглощающим цепям в марковских моделях. /Докл. А.Н., 1993, т.322, № 3/

12. Вентцель Е.С. Овчаров J1.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука - 1988. - 480с.

13. Викторов В.К., Карманов В.Г. Оптимизация процесса роста растений. В кн.: Кибернетика в растениеводстве. - М.:ВИНИТИСХ, 1967.

14. Виноградов Б.В., Трофимов И.А., Яковлева И.П. Аэрокосмический контроль состояния кормовых угодий в хозяйствах центральной России. /Вестник с.-х. науки, 1991, №6.

15. Виноградов Б.В., Орлов В.А., Снакин В.В. Биотические критерии зон экологического бедствия России / Изв. РАН, 1993, Серия геогр., №5.

16. Виноградов Б.В., Фролов Д.Е. Динамическая экогеоинформационная система с использованием базы аэрокосмических данных. /Природа и ресурсы, 1989, т.25, №1.4.

17. Виноградов Б.В., Федотов П.Б., Фролов Д.Е., Попов В.А. Картографирование динамики сложных экосистем на базе последовательных аэрокосмических снимков.

18. Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. М.: Мысль, 1976.

19. Виноградов Б.В., Шакин В.В. Логистический анализ для численного нормирования показателей зон экологического неблагополучия. /Докл.А.Н., 1995, т.341, №5/.

20. Галкина Е.А. Болотные ландшафты и принцип их классификации. /Сб. научн. работ. Ботан. инстит. Им. В.Л.Комарова АН СССР (1941-1943). -Л.: АН СССР, 1946.

21. Галко В.А. Разработка критериев оценки состояния лесных экосистем для определения экологической ситуации территории; Проблемы оценки состояния почв растительного и животного мира. Киров, 1995.

22. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1972. - 368 с.

23. Грибова С.А., Исаченко Т.Н. Картирование растительности в съемочных масштабах; Полевая геоботаника. -Л.: Наука, 1972, т.4

24. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Физматгиз, 1988. 406с.

25. Глиняный В.Г., Шавлохов А.Е., Хлуднеев А.И. Справочная книга по нормированию труда в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1974. - 431с.

26. Денисов В.И. Математическое обеспечение системы ЭВМ -Экспериментатор. М.: Наука, 1977.

27. Длин A.M. Математическая статистика в технике. Вып.З. М.: «Советская наука», 1958.

28. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. М.: Гостехиздат, 1955.

29. Дынкин Е.Б. Необходимые и достаточные статистики для семействараспределений вероятностей, успехи математических наук, т.6, вып.1 1951.Зб.Егоров Ю.В. Автоматизация эксперимента в почвенных исследованиях. -М.: Изд-во МГУ, 1990. 100 с.

30. Иванов Б.В., Большаков Н.А., Зилонов М.О., Пряхин В.Н., Жуйков Ю.Ф. Исследование и разработка систем массового обслуживания для объектов АПК. «Норма», 2003, Вып. 4. - с. 126-127

31. Иванов C.JI. Катковник B.JI. Планирование эксперимента в задаче отслеживания дрейфа экстремума. Кибернетика и вычислительная техника, 1975, № 27

32. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды. М, 1980. 264с.

33. Исаченко А.Г. Физико-географическое картирование. ч.З. Л., 1961. -268с.

34. Катковник В.Я., Косой Е.Д, Интерактивный метод оптимизации с последовательным планированием экспериментов. Кибернетика, 1973, №6.

35. Киселева Т.М., Савинных Н.П., Тарасова ЕМ. К вопросу о критериях выделения зон экологического бедствия; Проблемы оценки состояния почв растительного и животного мира, Киров, 1995.

36. Козлов Д.В., Пряхин В.Н., Ильинко А.В. К вопросу оценки безопасности4функционирования водохозяйственных объектов в ЧС. Доклады Международного экологического конгресса «Новое в экологии и БЖД». СПб, 2000, т.2

37. Корбут B.JI. Оптимизация фотосинтеза растений регулированием их облученности: Автореф. дисс. канд. техн. наук М.: МИИСП, 1973.-24с.

38. Котляровский В.А., Кочетов К.Е., Носач А.А. и др. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие в 3-х книгах. М.: Издательство АСВ, 1995. -320 с. с илл.

39. Леман Э. Проверка статистических гипотез. М.: Наука, 1964.г.

40. Лемехов Ю.А. Пряхин В.Н. Некоторые аспекты реализации кибернетической функции в экологических системах. Сб. докладов н.-т. конф. «Природообустройство и экологические проблемы водного хозайства в мелиорации». М.: Изд-во МГУП, 1999.

41. Мазур И.И., Молдованов О.И. Введение в инженерную экологию. -М.: Наука, 1989.-375с.

42. Мелешко В.И. Динамическая оптимизация методом обобщенных квазиградиентов, Кибернетика, 1975, №3.

43. Мильков Ф.Н. Ландшафтная сфера Земли. -М., 1970.-207с

44. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафт. М., 1973. -224с.

45. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. Вып. 2. М.:Наука, 1971.

46. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. - 340с.

47. Налимов В.В., Голикова Т.Н. Теория планирования эксперимента: Достигнутое и ожидаемое (Обзор)./ Заводская лаборатория. 1977. -№10.

48. Петрова JI.B., Николаева Н.Д. Алгоритмы решения задач обеспечения безопасности в технологических процессах. /Оборонный комплекс научно-техническому прогрессу России, №3, 2000.

49. Пряхин В.Н., Попов В.Я. Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие. М.: «Норма», 2001. 344с.

50. Пряхнн В.Н., Храпов В.Б., Широкопояс Е.А. Инженерный метод расчета периодичности контроля технических систем. Там же, с. 137.

51. Пряхин В.Н., Воробьев В.А., Дегтерев Г.П. О надежности некоторых типов автоматизированных систем управления поливом, подкормкой и увлажнением воздуха. Известия ТСХА. -М.,1980, вып. 4.

52. Пряхин В.Н. Принятие решений в инновационных технологиях, как потенциальных источниках риска- М,: «Норма», 2001.

53. Пряхин В.Н., Черненко Л.П., Большаков Н.А., Иванов Б.В., Буданов А.Н. К вопросу прогнозирования аварий и катастроф на объектахпромышленности и с.-х. производства. Там же, с.212-213.

54. Пряхин В.Н., Ткачев Г.А., Большаков Н.А., Иванов Б.В. Моделирование замкнутых систем массового обслуживания с конечным числом заявок. -Естественные и технические науки. М.: Изд-во «Компания Спутник +»; 2003, №6.

55. Пряхин В.Н., Козлов Д.В., Кирилов В.Н, Сохранение у гидромелиорванных объектов в зонах чрезвычайных ситуаций: Учеб. пособие, /Под ред. д.т.н. проф. В.Н.Пряхина, М.: «Норма», 2001. - 140с.

56. Раунер Ю.Л. Тепловой баланс и его роль в формировании микроклимата лесных и безлесных ландшафтов Подмосковья. /Мат-лы к V Всесоюз. совещ. по вопр. ландшафтования. М.,1961. - с.35-43.

57. Растригин Л.А. Системы экспериментального управления. М.: Наука, 1974.-632с.

58. Сергеев Г.А., Янтуш Д.А. Статистические методы исследования природных объектов. М.: Гидрометиздат, 1973.

59. Снакин В.В., Мельченко В.Е. Бутовский P.O. и др. Оценка состояния и устойчивости экосистем. М, 1992.

60. Солнцев Н.А. О взаимоотношениях живой и мертвой природы, /Вестн.Моск. Ун-та., сер. геогр., 1960, №6. с. 10-17.

61. Солнцев Н.А. О суточном цикле и динамике ландшафтов, /Вест. Моск. унта, сер.геогр., 1960, №6. с. 70-73.

62. Солнцев Н.А. Системная организация ландшафтов. М., 1981. 239с.

63. Сочава В.Б. Комплексное изучение природных элементных геосистем /Сер. геогр., XXI Международный геогр. конгресс; Тез. докл. и сообщ. -М7., 1968.- с. 86-87.

64. Федотов В. В. Теория оптимального эксперимента. М: Наука, 1971г.

65. Хейсин В.Е. Устойчивость интерактивных методов в нестационарных условиях. /Изв. АН СССР. ТК, 1976, №2.

66. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, -1975.- 534с.

67. Хромов С.П. Климат, макроклимат, местный климат и микроклимат. /Изв.всесоюзн. географ, общества. М., 1952, вып 3.

68. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. -М.: Наука, 1968. 400с.

69. Шептунов В.Н., Решетина Т.В., Березин П.Н. и др. О совершенствовании оценки процессов деградации почв; Почвоведение. М., 1997, №7.

70. Ширяев A.JI. К теории решающих функций и управлению процессов наблюдения по неполным данным, Trans, of the 3 Prague conference on information theory, Prague, 1964.

71. Янко Я. Математико-статистические таблицы. M.: Госиздат, 1961.

72. Anderson W.H. Probabilistic identification keys. Proc. Symp. Remote Sensing Photo Intrpretations, 1974, Banff. v2

73. Bonn D.A. Plot size and variability. ITC Publ., ser. В., 1962/1963, nl7.

74. Cochran W.G. The X2 test of goodness of fit, Ann Math.Statist. 23.3 (1952).

75. Epstein B. Testing for the validity of the assumption that the underlying distribution of life is exponential, Technometrics 2, 1-2 (I960).

76. Godron M. etal. Code pour Ja releve methodologique de la vegetation et du milieu. Paris: CNRS, 1968.

77. Godron M. Lepart J. Sur le representation de la dynamique de la vegetation au moyen de matrices de succession. Rinteln, 1975.

78. Godron M., Poissonet J. Quatre themes complimentarires pour la cartographie de la vegetation et du milieu. Bull, 1972, t.6, fasc.3.

79. Kao J.H.K, Computer Methods for Estimating Weibull Parameters in Reliability Study, Trans. IRE, PGRQC, July 1958.

80. К. M. S. HUMAK/ Satistische Methoden der modellbildung. Band 1. Berlin: Akademie - Verlag, 1977.

81. Pearce S.C. Biological Statistics: an Introduction, Me Graw Hill, New York, 1965.

82. Выявлено взаимодействие среды и экологических факторов в системе «Организм-среда» с целью создания АСУ энергоёмкими и электротехнологическими процессами на объектах АПК.

83. Дана оценка зонам экологического неблагополучия с позиции экологической безопасности объектов АПК с учётом информации о статических характеристиках возмущающих воздействий и динамических параметрах управляемых объектов.

84. Разработана математическая модель комплексной системы организации принятия решений (КСОПР) с выбором соответствующего алгоритмического и программного обеспечения по параметрам этой системы.

85. Исследованы уровни экологического неблагополучия на основе математического моделирования экологической системы «Человек-среда», представленной в виде системы массового обслуживания (СМО).

86. На основе анализа различных технико-экономических систем, представленных в виде СМО, разработана методика расчёта надёжности и дана оценка значениям неизвестных параметров распределений различных АСУ, применяемых на объектах АПК,

87. Разработана методика и алгоритм расчёта СМО применительно к различным с.-х. объектам для определения основных параметров и вероятностных характеристик с учётом воздействия на исследуемую системутехногенных нагрузок.