Дисертації з теми "Моніторинг навколишнього середовища"

Екологічний моніторинг довкілля є сучасною формою реалізації процесів екологічної діяльності за допомогою засобів інформатизації і забезпечує регулярну оцінку і прогнозування стану середовища життєдіяльності суспільства та умов функціонування екосистем для прийняття управлінських рішень щодо екологічної безпеки, збереження природного середовища та раціонального природокористування.

Дипломний проєкт викладено на 91 сторінці, він містить 4 розділи, 23 ілюстрації, 14 таблиць та 15 джерел в переліку посилань. Предметом дослідження є написання програмного забезпечення задля функціонування системи моніторингу температури та вологості, використовуючи здвоєнні датчики та модулі безпровідного зв’язку. Метою роботи є створення приладу, в складі якого буде система, що дозволятиме моніторити параметри навколишнього середовища задля впровадження в калібрувальній лабораторії. Для розробки приладу було використано: • здвоєна платформа Arduino з мікроконтролерами ATmega 328p, виробництва Atmel та ESP8266EX, виробництва Espressif; • здвоєнні датчики температури та вологості AOSONG DHT-22; • модуль з мікроконтролером ESP8266EX, виробництва Espressif, з виведеними контактами задля можливості взаємодії та програмування за допомогою UART-протоколу; • модуль з рідкокристалічним дисплеєм 12864b v2, що функціонує завдяки мікроконтролеру ST7920. В ході виконання дипломного проєкту було створено систему, що задовольняє параметри, що наведенні у технічному завданні до дипломного проєкту. Для створення пристрою було розв’язано наступні завдання: • створено структурну, функціональну та принципові електричні схеми; • написано програмне забезпечення «низького» (для взаємодії з модулями) та «високого» (сервер для розміщення веб-інтерфейсу) рівня; • Розраховано метрологічні параметри для датчиків.
The diploma project is set out on 91 pages, it contains 4 sections, 23 illustrations, 14 tables and 15 sources in the list of references. The subject of the study is to write software for the operation of the temperature and humidity monitoring system, using dual sensors and wireless communication modules. The purpose of the work is to create a device that will include a system that will monitor the parameters of the environment for implementation in the calibration laboratory. To develop the device was used: • Arduino platform with paired ATmega 328p microcontrollers, manufactured by Atmel and ESP8266EX, manufactured by Espressif; • paired temperature and humidity sensors AOSONG DHT-22; • module with ESP8266EX microcontroller, manufactured by Espressif, with output contacts for using them by UART protocol; • module with liquid crystal display 12864b v2, which works on microcontroller ST7920. During the implementation of the diploma project, a system was created that satisfies the parameters given in the terms of reference for the diploma project. The following tasks were solved to create the device: • created block, functional diagram and basic electrical circuits; • written software "low" (for interaction with modules) and "high" (server for hosting the web interface) level; • Calculate metrological parameters for sensors.

Моніторинг довкілля – це система спостереження, контролю, оцінки та прогнозування стану довкілля. На основі даних моніторингу приймаються управлінські рішення в галузі охорони навколишнього середовища, нормування. Одним із напрямків є біологічний моніторинг, коли зміни в розвитку і поведінці живих організмів є реакцією на зовнішні фактори. Одним із найбільш поширених і перспективних методів біологічного моніторингу є ліхеноіндикація – оцінка ступеня забруднення повітря за допомогою лишайників. До переваг методу відносять: чутливість до забруднення, економічність в порівнянні з іншими методами моніторингу, простота проведення дослідження. Метою роботи є оцінка ліхеноіндикації, як одного із напрямків моніторингу довкілля на прикладі міста Суми.

Розглянуто використання Інтернету речей в сфері екології та його значення для вирішення екологічних проблем.
The use of the Internet of Things in the field of ecology and its importance for solving ecological problems are considered.

Стаття присвячена опису актуального питання моніторингу стану навколишнього середовища у результаті забруднення неприємно пахучими речовинами. На підставі аналізу літератури визначено, що у більшості промислових міст України концентрація неприємно пахучих речовин не відповідає завданням збереження здоров'я людини. Забруднення атмосферного повітря є більш небезпечним для людини, ніж забруднення води, тому що від забруднення повітря неможливо врятуватись. Тому, можна зробити висновок, що питання забруднення атмосферного повітря великих міст є достатньо серйозним наразі.
The article is devoted to description of topical problem of the monitoring of the environment state as a result of pollution by unpleasant smells. On the basis of literature analysis we have done conclusion that concentration of unpleasant smells does not meet goals of human health preservation in most industrial cities of Ukraine. Pollution оf atmospheric air is very dangerous to people. It is more dangerous than pollution оf water, because to save from air pollution impossibly. Sо, can doing the conclusion: problem of atmospheric air pollution of big cities is enough serious in contemporary condition.

Державний моніторинг вод здійснюється з метою забезпечення збирання, оброблення, збереження та аналізу інформації про стан вод, прогнозування його змін та розроблення науково обгрунтованих рекомендацій для прийняття рішень у галузі використання і охорони вод та відтворення водних ресурсів. У зв’язку з розвитком технічного процесу, плином часу та геополітичної політика чинна система управління водними ресурсами потребує реформування та впровадження більш ефективних та адаптованих до норм Європейського Союзу. Наразі система моніторингу знаходиться у перехідному стані. У сфері управління водними ресурсами впроваджується Водна Рамкова Директива, відповідно до неї змінюється підхід до системи моніторингу. Моніторинг водних масивів є одним із головних критеріїв виконання Водної Рамкової Директиви, таким чином значних змін зазнає саме ця частина сфери управління водними об’єктами відносно українського законодавства. Метою даної данної роботи є аналіз стану імплементації Водної Рамкової Директиви до Українського законодавства у сфері моніторингу на прикладі Сумської області.

Існування людського суспільства незмінно пов’язане з використанням довкілля як середовища проживання та створення засобів життєзабезпечення – продуктів харчування, сировини й матеріалів для побутових потреб і виробничої діяльності, виробництва і використання енергії, забезпечення транспортом та засобами зв’язку, задоволення рекреаційних потреб. Екологічний моніторинг довкілля є сучасною формою реалізації процесів екологічної діяльності за допомогою засобів інформатизації і забезпечує регулярну оцінку і прогнозування стану середовища життєдіяльності суспільства та умов функціонування екосистем для прийняття управлінських рішень щодо екологічної безпеки, збереження природного середовища та раціонального природокористування. Мета роботи полягає у дослідженні ефективності застосування експрес методів для оцінки забруднення атмосферного повітря.

Безпілотний літальний апарат (БПЛА) – літальний апарат без екіпажу на борту. Розглянемо прототипування та розробку безпілотного літального апарату на базі багато роторної системи. При проектуванні і створенні даного об’єкта головним завданням було створити конкурентоспроможну, автономну систему моніторингу стану навколишнього середовища з можливістю подальшого розширення для виконання специфічних функцій.

Кривопуск, О. О. Модульна мультисенсорна система для моніторингу навколишнього середовища на базі Аarduino : випускна кваліфікаційна робота : 123 "Комп’ютерна інженерія" / О. О. Кривопуск ; керівник роботи С. С. Стасюк ; НУ "Чернігівська політехніка", кафедра інформаційних і комп’ютерних систем. – Чернігів, 2020. – 61 с.
У роботі описаний процес та результати розробки (реалізації)модульної мультисенсорної системи. У процесі реалізації було розроблено готову систему для вимірювання параметрів навколишнього середовища. Також була використана технологія react.js. В якості сервера було використано вбудований сервер node.js. Система виконує наступні основні функції: - прийом значень з датчиків; - передача результатів вимірювання на вебсторінку; - побудова графіків і відображення на вебсторінці. Результат розробки оформлений у вигляді програмного проєкту. Подальший розвиток роботи можливий у бік удосконалення графічного інтерфейсу користувача.
In the process of implementation, a ready-made system for measuring environmental parameters was developed. React.js technology was also used. The embedded node.js server was used as the server. The system performs the following main functions: - reception of values from sensors; - transfer of measurement results to the web page; - plotting and displaying on a web page. The result of the development is designed as a software project. Further development of work is possible in the direction of improving the graphical user interface

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. В процесі прийняття рішень при виникненні надзвичайних ситуацій (НС) виділяють наступні етапи: моніторинг стану навколишнього середовища; організація взаємодії підсистем як оперативного розгортання інформаційної інфраструктури; збір та обробка даних для прийняття оперативних рішень; ліквідація наслідків надзвичайних ситуацій (ЛННС). Базою для вирішення задачі моніторингу стану навколишнього середовища є запропонована в роботі концептуальна модель, яка формалізує відношення між джерелами даних, методами та засобами збору даних та показниками стану навколишнього середовища. Екологічна система розглядається як складний об'єкт, стан якого неможливо оцінити у явному вигляді, тому оцінку її стану запропоновано формувати на основі параметрів, за якими ведеться спостереження. Для цього використовується одно- або багато параметричні моделі оцінки. Отримала подальший розвиток одновимірна логістична модель вимірювання рівня екологічної безпеки, що дозволило визначити виникнення надзвичайної ситуації в режимі реального часу та скоротити час на оперативне реагування. В дисертаційній роботі розроблено методичні основи створення інформаційно-аналітичного забезпечення підтримки прийняття рішень в умовах виникнення НС транскордонного характеру, розроблено типову модель задачі прийняття рішень в умовах НС та запропоновано онтологічне подання знань, що дозволило побудувати ядро інтелектуальної системи та забезпечити обробку даних в процесах пошуку та аналізу прецедентів. Технологія організації взаємодії при виникненні НС складається з наступних етапів: визначення класифікаційних ознак НС, формування організаційної структури штабу з ЛННС, організація інформаційної інфраструктури та підготовка оперативних звітів. Модель багатоознакової класифікації запропоновано на основі застосування алгебро-предикатного підходу формалізації процесів сприйняття екологічної інформації. Для підтримки прийняття рішень при виникненні надзвичайних ситуацій транскордонного характеру розроблено метод побудови гнучкої інформаційної інфраструктури шляхом застосування концепції "інформації як сервіс" та мета-моделі пристрою. Це дозволило скоротити час розгортання інформаційної системи та підвищити ефективність інформаційно-аналітичних систем підтримки прийняття рішень при виникненні НС та ЛННС.
The dissertation for a candidate degree in technical sciences, specialty 05.13.06 – Information Technologies. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. In the process of decision-making in case of emergencies, the following stages are distinguished: monitoring of the environment state; organizing of subsystems interaction as the operational deployment of information infrastructure; collection and processing of data for making operational decisions; liquidation of emergency consequences. The conceptual model is proposed as a basis for solving the environmental monitoring problem. The conceptual model formalizes the interaction between data sources, methods and means of data collection and environmental indicators. The ecological system is considered as a complex object, the state of which cannot be estimated explicitly. Therefore, it is proposed to estimate of ecological system state based on the observed parameters. One-parametric or many-parametric estimation models are used for ecological system state estimation. One dimensional logistic model for measuring the level of ecological safety has been developed. It has allowed determining the emergency case in real time and reducing the time for operational response. The application of the deformed configurations method reduces the time of obtaining data to clarify the state of environmental safety. In the thesis, the methodical bases of creating information and analytical maintenance for decision support in the conditions of transboundary emergencies are developed. The typical model of the decision-making problem in the emergencies is developed, and the ontological specification of knowledge representation has been developed. It allowed constructing the intellectual system core and provide data processing in the search processes and analysis of precedents. The technology of cooperation in case of emergencies consists of the following steps: the definition of emergency classification features, the organizational structure formation of the emergency response staff, the information infrastructure organizing and the preparation of operational reports. The model of multi-sign classification is proposed by the application of the algebra-predicate approach to the formalization of environmental information processes. The method of constructing a flexible information infrastructure is developed to support decision-making in case of transboundary emergencies. The method of constructing a flexible information infrastructure applies the concept of "information as a service" and the device meta-model. This allowed reducing the deployment time of the information system and increasing the efficiency of information and analytical decision support systems in case of emergencies and the elimination of the emergency consequences.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. В процесі прийняття рішень при виникненні надзвичайних ситуацій (НС) виділяють наступні етапи: моніторинг стану навколишнього середовища; організація взаємодії підсистем як оперативного розгортання інформаційної інфраструктури; збір та обробка даних для прийняття оперативних рішень; ліквідація наслідків надзвичайних ситуацій (ЛННС). Базою для вирішення задачі моніторингу стану навколишнього середовища є запропонована в роботі концептуальна модель, яка формалізує відношення між джерелами даних, методами та засобами збору даних та показниками стану навколишнього середовища. Екологічна система розглядається як складний об'єкт, стан якого неможливо оцінити у явному вигляді, тому оцінку її стану запропоновано формувати на основі параметрів, за якими ведеться спостереження. Для цього використовується одно- або багато параметричні моделі оцінки. Отримала подальший розвиток одновимірна логістична модель вимірювання рівня екологічної безпеки, що дозволило визначити виникнення надзвичайної ситуації в режимі реального часу та скоротити час на оперативне реагування. В дисертаційній роботі розроблено методичні основи створення інформаційно-аналітичного забезпечення підтримки прийняття рішень в умовах виникнення НС транскордонного характеру, розроблено типову модель задачі прийняття рішень в умовах НС та запропоновано онтологічне подання знань, що дозволило побудувати ядро інтелектуальної системи та забезпечити обробку даних в процесах пошуку та аналізу прецедентів. Технологія організації взаємодії при виникненні НС складається з наступних етапів: визначення класифікаційних ознак НС, формування організаційної структури штабу з ЛННС, організація інформаційної інфраструктури та підготовка оперативних звітів. Модель багатоознакової класифікації запропоновано на основі застосування алгебро-предикатного підходу формалізації процесів сприйняття екологічної інформації. Для підтримки прийняття рішень при виникненні надзвичайних ситуацій транскордонного характеру розроблено метод побудови гнучкої інформаційної інфраструктури шляхом застосування концепції "інформації як сервіс" та мета-моделі пристрою. Це дозволило скоротити час розгортання інформаційної системи та підвищити ефективність інформаційно-аналітичних систем підтримки прийняття рішень при виникненні НС та ЛННС.
The dissertation for a candidate degree in technical sciences, specialty 05.13.06 – Information Technologies. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. In the process of decision-making in case of emergencies, the following stages are distinguished: monitoring of the environment state; organizing of subsystems interaction as the operational deployment of information infrastructure; collection and processing of data for making operational decisions; liquidation of emergency consequences. The conceptual model is proposed as a basis for solving the environmental monitoring problem. The conceptual model formalizes the interaction between data sources, methods and means of data collection and environmental indicators. The ecological system is considered as a complex object, the state of which cannot be estimated explicitly. Therefore, it is proposed to estimate of ecological system state based on the observed parameters. One-parametric or many-parametric estimation models are used for ecological system state estimation. One dimensional logistic model for measuring the level of ecological safety has been developed. It has allowed determining the emergency case in real time and reducing the time for operational response. The application of the deformed configurations method reduces the time of obtaining data to clarify the state of environmental safety. In the thesis, the methodical bases of creating information and analytical maintenance for decision support in the conditions of transboundary emergencies are developed. The typical model of the decision-making problem in the emergencies is developed, and the ontological specification of knowledge representation has been developed. It allowed constructing the intellectual system core and provide data processing in the search processes and analysis of precedents. The technology of cooperation in case of emergencies consists of the following steps: the definition of emergency classification features, the organizational structure formation of the emergency response staff, the information infrastructure organizing and the preparation of operational reports. The model of multi-sign classification is proposed by the application of the algebra-predicate approach to the formalization of environmental information processes. The method of constructing a flexible information infrastructure is developed to support decision-making in case of transboundary emergencies. The method of constructing a flexible information infrastructure applies the concept of "information as a service" and the device meta-model. This allowed reducing the deployment time of the information system and increasing the efficiency of information and analytical decision support systems in case of emergencies and the elimination of the emergency consequences.

У дисертаційній роботі висвітлено хід і результати дослідження впливу хімічного складу грунтів міста Івано-Франківська на здоров’я людей. Проаналізовано екологічний стан грунтів у місті. Встановлено статистичний зв’язок між концентраціями мікроелементів та хворобами людей. Запропоновано математичні моделі показників рівня екологічної безпеки з медичної точки зору. На основі знайдених залежностей розроблено екологічно-медичні індекси та динамічні екологічно-медичні індекси, які чисельно виражають рівень безпеки співвідношень концентрацій окремих мікроелементів у грунтах для здоров’я людей. Структура загальних індексів відповідає структурі хвороб - екологічних маркерів -та смертності від них. Загальні індекси визначені як лінійна згортка екологічно-медичних індексів типів хвороб. Розроблено методологію визначення показників екологічної безпеки території, на основі якої розроблено математичну модель. Вона враховує стан літосфери та мінерально-сировинних ресурсів; геофізсфери та космічних ресурсів; геоморфосфери та територіальних ресурсів; поверхневої та підземної гідросфери, динаміки та якості водних ресурсів; атмосфери та кліматичних ресурсів; педосфери та земельних ресурсів; фітосфери, рослинних і рекреаційних ресурсів; зоосфери, ресурсів тваринного світу; демосфери, захворюваності населення у зв’язку з екологічними чинниками та показника екологічного впливу техносфери на природні компоненти. Запропоновано їх звести до інтегрального показника рівня екологічної безпеки, попередньо нормувавши виміряні та розраховані параметри. Спроектовано та розроблено інформаційну аналітичну систему для екологічних служб. Функціонально інформаційна система реалізована 6-ма програмними блоками: вводу вхідної інформації, моделювання, аналізу та прогнозування, генерації документів, інтеграторі та генераторі звіту. Інтелектуальна частина цієї системи використовує семантичну мережу, яка є нечітким орієнтованим графом з розміченими вершинами та ребрами. Прийняття рішень нормується двома методами. Перший метод базується на корисності альтернатив, а другий - на ризиках альтернатив.
В диссертационной работе отображены ход и результаты исследования влияния микроэлементного состава почв города Ивано-Франковска на здоровье его жителей. Проанализировано экологическое состояние почв в городе. Исходя из анализа выполненных расчетов, сделаны выводы о том, что концентрации исследуемых микроэлементов в почвах всей территории города Ивано-Франковска отражают умеренный уровень опасности. Есть некоторое незначительное отклонение по отдельным химическим элементам и участкам, но они несущественно влияет на ситуацию состояния экологической безопасности города. Выявлена статистическая связь между концентрациями микроэлементов и болезнями людей. Для этого использовались непараметрические методы с исользованием ранговых корреляций. Предложены математические модели показателей уровня экологической безопасности с медицинской точки зрения. Для этого была выполненен предварительный анализ геометрической структуры сооокупности рассчитаных данных, проанализирована геометрия парных корреляций. Были использованы линейная функция; параметрических функции, которые с помощью несложных преобразований сводятся к линейной; степенные и тригонометрические полиномы. На основе найденных зависимостей разработаны эколого-медицинские индексы и динамические эколого-медицинские индексы, которые численно выражают уровень безопасности соотношений концентраций отдельных микроэлементов в почвах для здоровья людей. Динамические индексы учитывают развитие процессов во времени, что позволяет прогнозировать изменения состояния здоровья. Структура общих индексов соответствует структуре болезней - экологических маркеров - и смертности от них. Общие индексы определены как линейная свертка экологически медицинских индексов типов болезней. Разработана методология определения показателей уровня экологической безопасности территории с числовыми показателями экологического состояния литосферы и минерально-сырьевых ресурсов; геофизсферы и космических ресурсов; геоморфосферы и территориальных ресурсов; поверхностной и подземной гидросферы, динамики и качества водных ресурсов; атмосферы и климатических ресурсов; педосферы и земельных ресурсов; фитосферы, растительных и рекреационных ресурсов; зоосферы, ресурсов животного мира; демосферы, заболеваемости населения в связи с экологическими факторами и показателя экологического воздействия техносферы на природные компоненты. Предложено их свести к интегральному показателю уровня экологической безопасности, предварительно номировав измерянные и рассчитанные параметры. Спроектирована и разработана информационная аналитическая система для экологических служб. Она состоит из 6 основных программ расчета: фоновых значений загрязнения ЕсоPhone, статистических параметров ЕсоStat, концентрационных интервалов безопасности жизнедеятельности InterConcSafetyLife, экологически безопасных для существования геосистем интервалов концентрации загрязнителей ЕсоSafetyGeosystems, эколого-медицинских показателей состояния почв ЕсоМеdIndeх и прогнозирования заболеваемости и смертности ЕсоМеdIndeх. Интеллектуальная часть информационной системы представлена семантической сетью. Реализована эта семантическая сеть нечетким графом, который описан нечеткими множествами вершин и ребер, задающими, соответственно, объекты урбоэкосистемы и отношения между ними. Нормирование принятия решений использует две нормы. Норма полезностей альтернатив определена отношением полезности альтернативы и максимально возможной полезности, а норма риска - как риск потерять полезность.
The thesis displays the progress and results of investigation of the chemical composition of the soil of the city of Ivano-Frankivsk on the health of its inhabitants. Analyzed the ecological condition of the soil in the city. Found a statistical association between the concentrations of trace elements and human disease. The mathematical models of indicators of environmental safety from a medical point of view. On the basis of the found dependencies developed ecological and health codes and dynamic ecological and health codes that numerically express the security level concentration ratios of individual trace elements in the soil to human health. Dynamic indexes take into account the development of processes in time, which allows to predict changes in health status. The structure corresponds to the structure of the general indexes of disease - ecological markers - and mortality. General indices are defined as a linear convolution of environmentally medical indexes types of diseases. Developed methodology of measuring indicators of environmental safety grounds with numerical indicators of ecological condition of the lithosphere and mineral resources, the ecological state geofizsphere and space resources; geomorfosphere ecological state and territorial resources, the ecological state of the surface and underground hydrosphere, dynamics and quality of water resources, the ecological state of the atmosphere and climatic resources ecological status pedosphere and land resources; environmental condition phytosphere plant and recreational resources; ecological state of the zoosphere, wildlife resources; demosphere ecological status, morbidity due to environmental factors and indicators of environmental impact on natural components of the technosphere. Proposed are reduced to the integral indicator of the level of ecological safety. Designed and developed an information system for environmental analytical services. Functional information system implemented by 6 program blocks: input input data, modeling, analysis and forecasting, generating documents, integrators and report generator. The intelligent part of the system uses a semantic network that is fuzzy directed graph with vertices and edges marked. Decision-making is normalized by two methods. The first method is based on the utility of alternatives, and the second - on the risks of alternatives.

На сьогоднішній день, актуальним завданням перед Україною є завдання зберегти, поліпшити та відновити стан забрудненого повітря. Пріорітетним завданням має бути вирішення проблеми охорони атмосферного повітря. Державна система моніторингу якості повітря не зазнавала суттєвих змін протягом останніх десятиліть та не відповідає сучасним тенденціям у підвищенні вимог до оперативного надання актуальних даних про стан повітря, як це організовано на прикладі найкращих практик (країни Європи). Звичайно одним із пріоритетних напрямів покращення системи моніторингу є належне технічне забезпечення – встановити мережу моніторингу згідно європейських критеріїв. Метою роботи є оцінювання ефективності діючих підходів до організації спостереження за якістю атмосферного повітря у порівнянні з міжнародними вимогами у сфері використання та забезпечення доступу до публічної інформації.