В рамках работы Уральского межрегионального научно-образовательного центра (УМНОЦ) ?Передовые производственные технологии и материалы? осуществляются крупные междисциплинарные проекты, целью которых является улучшение условий жизни в регионе. Ученые Южно-Уральского государственного университета создают программный комплекс ?Экомонитор?, который сможет отслеживать распространение загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Таким образом, появится инструмент эффективного мониторинга атмосферных выбросов.
Мониторинг выбросов при помощи интернета вещей
Кандидат экономических наук, доцент Института естественных и точных наук Дмитрий Дрозин и кандидат физико-математических наук, доцент Сергей Елсаков работают над созданием математической модели распространения загрязняющих веществ в воздухе. Это стало новым шагом в реализации проекта комплекса управления экологическими рисками ?Экомонитор? в рамках проектной работы Уральского межрегионального научно-образовательного центра ?Передовые производственные технологии и материалы?.
Существующие методы контроля загрязнения атмосферного воздуха не отвечают потребностям настоящего времени, полагают ученые. Тенденции активного внедрения технологий интернета вещей (IoT) в системы производства, социальные институты, в бытовую сферу позволяют по-новому взглянуть на решения экологических задач. Создание математических моделей и методов расчета распространения загрязняющих веществ в атмосфере актуально и своевременно.
Хозяйственная деятельность промышленных предприятий связана с риском причинения вреда окружающей среде. В настоящее время у большинства предприятий отсутствуют системы оперативного анализа для управления своими экологическими рисками. Нет систем датчиков на источниках выбросов и в зонах влияния.
Предлагаемый комплекс ?Экомонитор? решит эту проблему за счет создания: системы наблюдения и анализа, которая позволит принимать решение в оперативном режиме и предотвращать негативные последствия. ?Экомонитор? нацелен на практическое применение и предназначен для решения реальных производственных задач.
?Комплекс экологического мониторинга и прогнозирования ?Экомонитор? позволяет визуализировать текущую ситуацию, прогнозировать экологическую обстановку, осуществлять автоматизированный анализ данных по выбросам. Визуализация производится в привязке к географической карте местности в режиме реального времени, демонстрирует моделируемые и прогнозируемые приземные концентрации загрязняющих веществ?? – говорит руководитель проекта Дмитрий Дрозин.
Комплекс ?Экомонитор? позволяет принимать информацию от систем автоматического контроля выбросов из фиксированных источников и от операторов посредством ручного ввода. Основное предназначение комплекса – предоставлять в режиме реального времени в удобной форме комплексную информацию об экологической ситуации и ее изменениях, таким образом, предприятие сможет управлять своим негативным воздействием, не снижая производства.
В мировой науке известно несколько математических моделей, позволяющих решать подобные задачи – химическая транспортная модель, CalPuff, ТАРМ и другие. Комплекс ?Экомонитор? опирается на хорошо известную, уже апробированную математическую модель, позволяющую получать достоверные результаты. Проведенная модификация модели дала возможность получать решения в режиме реального времени. Результаты работ были опубликованы в журнале ?Вестник ЮУрГУ?.
?В нашей работе предложена модель рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе 海角社区PLUME. Она описывает динамику рассеивания с учетом различных факторов: метеорологической обстановки, параметров источника загрязнения. Уравнения классической модели дополнены уравнениями движения центра масс единичного выброса. Численное исследование показало, что в стационарных метеоусловиях представленная модель качественно согласуется с утвержденной в России методикой расчета рассеиваний МРР-2017?, – поясняет член команды разработчиков кандидат физико-математических наук Сергей Елсаков.
Партнеры проекта: Управление Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Челябинской области (Росприроднадзор), производственная компания автоматизированных систем и средств измерений ООО Эмерсон, завод по производству утеплительных материалов ООО "Завод ТЕХНО".
Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий примет участие в конкурсе по программе ?Приоритет–2030?. Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).