Программные продукты и системы

Система городского хозяйства является сложным образованием и включает в себя объекты разных типов, зачастую взаимосвязанных друг с другом, расположенные на обширной, густонаселенной территории, что предъявляет дополнительные требования к системе мониторинга.

Система мониторинга безопасности городского хозяйства должна обеспечивать выполнение следующих основных функций:

1)  контроль за состоянием потенциально опасных объектов и параметрами окружающей среды на территории региона в режиме реального времени;

2)  прогноз развития аварийных и опасных в экологическом отношении ситуаций под влиянием внешних факторов;

3)  поддержку принятия решений при выработке оптимальных стратегий ликвидации аварий и устранении последствий загрязнения окружающей среды.

Большой объем перерабатываемой информации при выполнении этих функций диктует необходимость реализации этой системы в виде человеко-машинного комплекса – набора технических средств, предназначенных для сбора, обработки и визуализации информации.

Условно систему можно разделить на подсистему нижнего уровня и подсистему верхнего уровня.

Подсистема нижнего уровня включает датчики, контроллеры, сеть передачи данных, устройства управления процессом сбора и передачи первичной информации по сети.

Подсистема нижнего уровня должна обеспечивать информацией подсистему обработки информации, которая объединяет различные службы, ответственные за обеспечение жизнедеятельности и экологической безопасности региона, в единую систему. Подсистема обработки информации должна включать в себя АРМ специалистов и ЛПР, базы данных, средства визуализации и отображения данных. Взаимодействие с АРМов должно осуществляться через сеть связи.

Подсистема обработки информации включает в себя АРМ пожарной охраны, газоспасательной службы, службы госгортехнадзора, комитета по экологии, управления по гражданской обороне и чрезвычайным ситуациям, руководства городской администрации, а также экспертную систему с базами знаний по экологии, аварийным и чрезвычайным ситуациям, руководящим материалам, планам ликвидации аварийных ситуаций и аварийные системы поддержки принятия решений. Нижний уровень включает систему датчиков и устройств ввода исходной информации для ввода данных в ручном режиме, контроллеров и управляющих машин для управления сетью нижнего уровня и обеспечения связи между сетями верхнего и нижнего уровней.

Можно утверждать, что система мониторинга безопасности должна обеспечивать выполнение следующих основных комплексов задач:

-     контроль за состоянием объектов городского хозяйства и окружающей среды и поддержку принятия решений в критических ситуациях (комплекс этих задач образует подсистему "Контроль");

-     определение полей техногенного риска и прогнозирование их изменения при проектировании строительства новых объектов (комплекс этих задач образует подсистему "Моделирование");

-     управление совокупностью технических средств, обеспечивающих функционирование системы (комплекс этих задач образует подсистему "Управление техническими средствами").

Подсистема "Контроль" должна обеспечивать выполнение ряда функций, зависящих от класса объектов, за которыми ведется наблюдение.

Для объектов, являющихся источниками длительного и непрерывного загрязнения окружающей среды, подсистема "Контроль" должна осуществлять:

-     непрерывный контроль за состоянием окружающей среды в регионе для определения параметров ее загрязнения промышленными и бытовыми выбросами;

-     обнаружение зон повышенной концентрации загрязняющих веществ;

-     выявление причин повышения концентрации загрязняющих веществ в отдельных зонах региона;

-     анализ ситуации и выработку наиболее рациональных вариантов действий по снижению концентрации загрязняющих веществ.

Для объектов повышенной радиационной, химической и пожаровзрывоопасности подсистема "Контроль" должна обеспечивать:

-     контроль за состоянием потенциально опасных объектов с целью выявления аварийных и предаварийных ситуаций;

-     анализ ситуации и выработку рационального варианта действий по устранению предаварийной ситуации;

-     контроль за состоянием окружающей среды в зоне аварии;

-     определение мест повышения концентрации загрязняющих веществ в зоне аварии;

-     анализ ситуации и выработку рационального варианта действий по снижению концентрации загрязняющих веществ.

Для объектов городской инфраструктуры подсистема "Контроль" должна осуществлять:

-     контроль за состоянием объектов городской инфраструктуры с целью выявления аварийных и предаварийных ситуаций;

-     анализ ситуации и выработку рационального варианта действий по устранению предаварийной ситуации;

-     анализ ситуации и выработку рационального варианта действий по демпфированию последствий аварии.

Подсистема "Моделирование последствий" должна обеспечивать выполнение следующих функций:

-     определение полей риска в регионе по отдельным критериям и их свертке;

-     прогнозирование изменения полей риска в случае строительства новых объектов городского хозяйства в определенных зонах региона;

-     определение последствий и выработку решений о целесообразности строительства новых объектов городского хозяйства в данной зоне;

-     определение последствий и выработку решений о целесообразности размещения жилых и социально-бытовых учреждений (больницы, школы, детские сады и т.п.) с учетом риска в данной зоне на этапе проектирования размещения.

Сотрудниками отдела информатизации администрации г. Твери и ТГТУ разработан программный комплекс, являющийся действующим макетом системы мониторинга городского хозяйства, в значительной степени удовлетворяющий изложенным выше требованиям.

В частности, решены вопросы оптимального размещения датчиков для сбора информации о состоянии окружающей среды, для построения полей загрязнения по данным, получаемым от датчиков, для визуализации полей на карте города с использованием геоинформационной системы. Кроме того, определены критерии учета риска в системе мониторинга, выбрана и обоснована методика расчета показателей безопасности потенциально опасных объектов городского хозяйства, разработаны модели диагностики чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах и дано описание методов принятия решений в критических ситуациях.

В настоящее время ведется работа по стыковке системы мониторинга безопасности городского хозяйства с информационной системой города и по включению ее в единую информационную систему.