Дисертації з теми "Системи екологічного моніторингу"

В роботі проведено дослідження існуючої системи екологічного моніторингу в Україні, виявлено основні проблеми та недоліки, проведено аналіз ефективності післяпроектного моніторингу планової діяльності, визначено основні проблемні місця та розроблено програма післяпроектного моніторингу на основі висновку з оцінки впливу на довкілля. Мета роботи полягає у дослідженні особливостей функціонування та організації системи екологічного моніторингу в Україні.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – Комп'ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків 2018. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі удосконалення методу розподілу мережевого ресурсу комп'ютерних систем геоінформаційної системи екологічного моніторингу, що дозволяє підвищити оперативність функціонування цієї систем за рахунок використання розроблених моделей та методів розподілу обчислювального ресурсу мережі. Розроблено метод ухвалення рішень по організації стаціонарних постів системи ГІС екологічного моніторингу, який у відмінності від існуючих враховує параметр, що визначає швидкість зміни рівня поточного забруднення, величину концентрації небезпечних хімічних речовин (ОХВ) і розу вітрів, характерну для цієї місцевості. Запропоновано модель трафіку передачі даних гібридної комп'ютерної мережі ГІС екологічного моніторингу, яка враховує злиття інформаційних потоків, що мають різні статистичні моделі та метод розподілу мережевого ресурсу гібридної комп'ютерної мережі ГІС за рахунок використання технології MIMO, що дозволяє на 12-15% понизити час, необхідне на доставку даних моніторингу. Розроблена модель програмно-апаратних засобів, використання якої враховує особливості безпровідній передачі даних від декількох джерел інформації у гібридної комп'ютерної мережі ГІС.
Thesis for scientific degree candidate of technical sciences in the specialty 05.13.05 – computer systems and components. – National Technical University "Kharkіv Polytechnic Institute", Kharkіv 2018. The dissertation is devoted to the solution of the scientific and practical task of improving the method of network resource distribution of computer system of the geographic information system for ecological monitoring, which allows increasing the efficiency of functioning of these systems by using already developed models and methods of computing resource distribution of the network. The structure of GIS for environmental monitoring is developed, its main sub-systems and interaction principles are defined. The structure of hybrid computer network for digital data transmissions proposed, which allows optimizing the process of data transmission for environmental monitoring. The method of making decisions on the foundation of stationary posts of GIS for environmental monitoring is provided, which, in contrast to the existing ones, takes into account the parameter that determines the alteration rate of the then-current pollution level, the magnitude of the concentration of hazardous chemicals (HAZCHEM), and the wind rose specific for the area in question. Also, this method takes into consideration that the difference of HAZCHEM concentration in space varies from point to point. The whole from the abovementioned allows localizing zones of potential pollution and severely reducing the number of specialized observation posts (by 10-15%). The data transmission traffic model is developed for the hybrid computer network (CN) of the environmental monitoring GIS. This model takes into account the merging of information flows, which have different statistical models. The use of the offered model allows shortening the computer network data transmission rate by 13%. The network resources distribution method for the hybrid computer network of the environmental monitoring GIS is developed through the use of MIMO technology, which allows reducing the time required for monitoring data delivery by 12-15%. The model of hardware and software has been developed, the usage of which considers the features of wireless data transmission from several information sources in the hybrid computer network of GIS, thereby allowing to reduce the package loss ratio and to increase the speed of data transmission for the hybrid CN of GIS. The offered efficiency enhancement models and methods in computer networks of GIS have been examined in simulation modeling and experimental studies, which have thereby confirmed the veracity and significance of the derived results. The developed software and hardware model for ecological monitoring GIS allows reducing dates of receipt, processing and analysis of the ecological data, improving veracity and quality of the received results, and ensuring information safety.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – Комп'ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків 2018. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі удосконалення методу розподілу мережевого ресурсу комп'ютерних систем геоінформаційної системи екологічного моніторингу, що дозволяє підвищити оперативність функціонування цієї систем за рахунок використання розроблених моделей та методів розподілу обчислювального ресурсу мережі. Розроблено метод ухвалення рішень по організації стаціонарних постів системи ГІС екологічного моніторингу, який у відмінності від існуючих враховує параметр, що визначає швидкість зміни рівня поточного забруднення, величину концентрації небезпечних хімічних речовин (ОХВ) і розу вітрів, характерну для цієї місцевості. Запропоновано модель трафіку передачі даних гібридної комп'ютерної мережі ГІС екологічного моніторингу, яка враховує злиття інформаційних потоків, що мають різні статистичні моделі та метод розподілу мережевого ресурсу гібридної комп'ютерної мережі ГІС за рахунок використання технології MIMO, що дозволяє на 12-15% понизити час, необхідне на доставку даних моніторингу. Розроблена модель програмно-апаратних засобів, використання якої враховує особливості безпровідній передачі даних від декількох джерел інформації у гібридної комп'ютерної мережі ГІС.
Thesis for scientific degree candidate of technical sciences in the specialty 05.13.05 – computer systems and components. – National Technical University "Kharkіv Polytechnic Institute", Kharkіv 2018. The dissertation is devoted to the solution of the scientific and practical task of improving the method of network resource distribution of computer system of the geographic information system for ecological monitoring, which allows increasing the efficiency of functioning of these systems by using already developed models and methods of computing resource distribution of the network. The structure of GIS for environmental monitoring is developed, its main sub-systems and interaction principles are defined. The structure of hybrid computer network for digital data transmissions proposed, which allows optimizing the process of data transmission for environmental monitoring. The method of making decisions on the foundation of stationary posts of GIS for environmental monitoring is provided, which, in contrast to the existing ones, takes into account the parameter that determines the alteration rate of the then-current pollution level, the magnitude of the concentration of hazardous chemicals (HAZCHEM), and the wind rose specific for the area in question. Also, this method takes into consideration that the difference of HAZCHEM concentration in space varies from point to point. The whole from the abovementioned allows localizing zones of potential pollution and severely reducing the number of specialized observation posts (by 10-15%). The data transmission traffic model is developed for the hybrid computer network (CN) of the environmental monitoring GIS. This model takes into account the merging of information flows, which have different statistical models. The use of the offered model allows shortening the computer network data transmission rate by 13%. The network resources distribution method for the hybrid computer network of the environmental monitoring GIS is developed through the use of MIMO technology, which allows reducing the time required for monitoring data delivery by 12-15%. The model of hardware and software has been developed, the usage of which considers the features of wireless data transmission from several information sources in the hybrid computer network of GIS, thereby allowing to reduce the package loss ratio and to increase the speed of data transmission for the hybrid CN of GIS. The offered efficiency enhancement models and methods in computer networks of GIS have been examined in simulation modeling and experimental studies, which have thereby confirmed the veracity and significance of the derived results. The developed software and hardware model for ecological monitoring GIS allows reducing dates of receipt, processing and analysis of the ecological data, improving veracity and quality of the received results, and ensuring information safety.

В дисертаційній роботі приведено результати наукових досліджень із розробки комплексної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря урбосистем. Запропоновано базову схему побудови концепції екологічного моніторингу атмосферного повітря на муніципальному рівні. Конкретизовано складові концепції з виділенням цілей, задач, стратегічних результатів, статичних та динамічних індикаторів реалізації концепції. Обґрунтовано методологічний підхід до визначення зон активного забруднення, використання якого дозволить оптимізувати мережу стаціонарних постів спостереження за станом атмосферного повітря для ведення екологічного моніторингу урбанізованих територій. Розроблено спосіб побудови мережі стаціонарних постів моніторингу забруднення атмосфери населеного пункту, визначення їх кількості та місць розташування. Спосіб відрізняється від існуючих тим, що дозволяє чітко встановити кількість стаціонарних постів спостережень на території населеного пункту незалежно від кількості мешканців, визначити місця розташування стаціонарних постів з одержанням диференційованої інформації від системи спостережень. Розроблено структуру комплексної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря урбосистем взаємодія підсистем в межах якої забезпечує логічне поєднання особливостей їх функціонування із метою забезпечення населення достовірною та диференційованою інформацією. Це є підґрунтям для прийняття організаційно-управлінських рішень із забезпечення екологічної безпеки. Запропоновано структуру інформаційно-аналітичної системи (ІАС) муніципального моніторингу якості атмосферного повітря та структури складових ІАС і підсистем комплексної системи моніторингу. Розроблено теоретико-множинну модель інформаційно-аналітичної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря на муніципальному рівні, що включає підсистеми моніторингу параметрів екосистеми, підтримки прийняття рішень, інформаційний комплекс «база даних параметрів – база знань ситуацій» та дозволяє оперативно розпізнавати екологічно небезпечні ситуації та приймати адекватні рішення щодо їх корекції. Розроблено загальну схему інформаційної технології моніторингу та підтримки прийняття оперативних рішень з управління екологічною безпекою в системі муніципального екологічного моніторингу атмосферного повітря. На прикладі урбосистеми техногенно навантаженого міста Кременчука розроблено програму постійного контролю та спостереження (моніторингу) за забрудненням атмосферного повітря на відповідність вмісту забруднюючих речовин нормам ГДК, інтегровану з існуючою системою спостережень за забрудненням атмосферного повітря.
В диссертационной работе приведены результаты научных исследований по разработке комплексной системы экологического мониторинга атмосферного воздуха урбосистем. Доказано, что существующий теоретический базис реализации систем экологического мониторинга требует усовершенствования в части формирования единого концептуального антропоцентрического подхода к решению проблем как эффективного оценивания качества компонентов окружающей среды так и полноценного информирования общественности об их состоянии. Предложено базовую схему построения концепции экологического мониторинга атмосферного воздуха на муниципальном уровне. Конкретизированы составляющие концепции с выделением целей, задач, стратегических результатов, статических и динамических индикаторов реализации концепции. Проведено экспериментальные и аналитически-расчётные исследования состояния загрязнения атмосферного воздуха в условиях современных изменений застройки городов. Особое внимание уделено влиянию автомобильного транспорта на состояние ингредиентного и шумового загрязнения атмосферного воздуха, как в пределах магистральных улиц так и в зонах селитебной застройки. Обоснованы методологические подходы к определению зон активного загрязнения, использование которых позволит оптимизировать сеть стационарных постов наблюдения за состоянием атмосферного воздуха для ведения экологического мониторинга урбанизированных территорий. Разработан способ построения сети стационарных постов мониторинга атмосферного воздуха населенного пункта, определение их количества и мест расположения для оценки качества атмосферного воздуха. Предложенный способ отличается от существующих тем, что позволяет четко установить количество стационарных постов наблюдений на территории населенного пункта независимо от количества жителей, места расположения стационарных постов. Позволяет получить дифференцированную информацию от системы наблюдений: в зонах селитебной застройки, находящихся в пределах зон активного загрязнения промышленных объектов I-III классов опасности, автотранспортных магистралей (дорог) и в зонах селитебной застройки, расположенных вне зон активного загрязнения промышленных объектов и транспорта. Полученная таким образом информация сети наблюдений позволит определять вклад источников загрязнения различного вида в общий уровень загрязнения атмосферного воздуха урбосистемы. Разработана структура комплексной системы экологического мониторинга атмосферного воздуха на муниципальном уровне управления экологической безопасностью, основанная на взаимодействии подсистем в ее пределах. Выделены следующие подсистемы: прогнозирования метеорологических условий загрязнения атмосферы и предупреждения об опасных метеоусловиях; наблюдения, с дифференциацией качественных характеристик информации постов контроля; презентации результатов наблюдений, их анализа, наработанных решений с широким и дифференцированным доступом; оценки результатов наблюдений и краткосрочного прогнозирования изменений; независимого экспертного оценивания текущей и оперативной информации о состоянии загрязнения атмосферного воздуха; накопления исходной первичной и вторичной (в том числе разработанных организационно-управленческих решений) информации системы мониторинга (база данных). Предложена структура информационно-аналитической системы (ИАС) муниципального мониторинга качества атмосферного воздуха и структуры составляющих ИАС и подсистем комплексной системы мониторинга. Разработана теоретико-множественная модель построения структуры информационно-аналитической системы экологического мониторинга (ИАС ЭМ). Обоснована структура детализированной модели ИАС ЭМ, в составе которой четко определены функциональные подсистемы ИАС, комплексы обеспечивающие функциональные взаимоотношения, связывающие элементы ИАС в единую структуру. Определен состав и структура основных функциональных элементов ИАС ЭМ. Разработана общая схема информационной технологии мониторинга и поддержки принятия оперативных решений по управлению экологической безопасностью в системе муниципального экологического мониторинга атмосферного воздуха. На примере урбосистемы промышленного города Кременчуг разработана программа постоянного контроля и наблюдения (мониторинга) за загрязнением атмосферного воздуха на соответствие содержания загрязняющих веществ нормам ПДК, интегрированную с существующей системой наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха.
In the dissertation work the results of scientific researches on development of integrated system of urbosystem atmospheric air environmental monitoring are given. The basic scheme of constructing the concept of atmospheric air environmental monitoring at the municipal level has been proposed. The concept components with the allocation of goals, tasks, strategic results, static and dynamic indicators of the concept implementation have been specified. The methodological approach to the active pollution zones definition, the use of which will allow optimize the stationary observation posts network for the atmospheric air state in order to conduct urbanized territories environmental monitoring, has been substantiated. The method of constructing a stationary posts network for monitoring the settlement atmosphere pollution, determining their number and locations has been developed. The method differs from the existing ones by allowing establish precisely the stationary observation posts number on the settlement territory regardless of the residents’ number, determine the stationary posts locations with the obtaining differentiated information from the observation system. The structure of the complex system of urbosystem atmospheric air environmental monitoring has been developed, the subsystems interaction within the framework of which provides a logical combination of their functioning peculiarities in order to provide the population with reliable and differentiated information. This is the basis for the organizational and managerial decisions making on ensuring environmental safety. The structure of the information-analytical system (IAS) of municipal atmospheric air quality monitoring and the structure of IAS components and the complex monitoring system subsystems has been proposed. The theoretical-multiple model of the atmospheric air environmental monitoring information-analytical system at the municipal level has been developed, which includes subsystems for the ecosystem parameters monitoring, decision-making support, "parameters database - situations awareness database" information system and allows to recognize environmentally hazardous situations operatively and to make adequate decisions regarding their correction. The general scheme of information monitoring technology and making operational decisions support on environmental safety management in the municipal environmental atmospheric air monitoring system has been developed. On the example of the urbosystem of the technogenically loaded town of Kremenchuk, a program of atmospheric air pollution permanent control and observation (monitoring) has been developed concerning the pollutants content correlation to the MPC norms, integrated with the existing system for atmospheric air pollution monitoring.

Нэмих, В. П. Система контролю екологічного стану водойми : магістерська робота : 193 Геодезія та землеустрій / В. П. Нэмих ; керівник роботи Іванишин В. А. ; Національний університет «Чернігівська політехніка», кафедра геодезії, картографії та землеустрою. – Чернігів, 2019. – 134 с.
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. Основна мета даної роботи полягає у дослідженні особливості функціонування системи екологічного моніторингу водойми №3 р.Стрижень. Поставлена мета обумовила необхідність вирішення ряду взаємопов’язаних завдань: - дослідити сутність поняття екологічного моніторингу; - розглянути особливості функціонування систем екологічного моніторингу водойм; - розробити систему экологічного моніторингу водойми. Предметом курсової роботи є теоретико-методологічні і прикладні проблеми функціонування системи екологічного моніторингу. Об’єктом дослідження є екологічний моніторинг водойми №3 р. Стрижень. Дипломна робота складається із трьох частин, в яких послідовно аналізується поставлена проблема та створюется система.

У роботі проведений аналіз існуючих методів і моделей прогнозування рівня паводкових вод та відомих апаратних засобів та АІВС їх контролю, показана обмеженість цих методів для вирішення задач контролю та прогнозування рівня паводкових вод. Розроблено математичну модель прогнозування рівня паводкових вод та тривалості паводку на основі даних спостережень за розвитком паводкових явищ. Розроблена узагальнена прогностична схема для ефективного прогнозування і контролю підняття рівня паводкових вод та здійснено підбір технічних засобів для побудови інформаційно-вимірювальної системи. Розроблені нижній та верхні рівні системи контролю рівня води річок у період паводків. Розроблено технічне та програмне забезпечення досліджень, яке дозволило провести комплекс експериментів та проаналізувати отримані дані. Обґрунтована можливість використання апроксимуючих кривих для прогнозування паводкових вод, використовуючи дослідження адекватності моделі (коефіцієнт кореляції) та точності прогнозування (критерій регулярності). Отримані значення засвідчили, що точність прогнозування і адекватність моделі є високими.
В работе проведен анализ существующих методов и моделей прогнозирования уровня паводковых вод и известных аппаратных средств и АИИС их контроля, показана ограниченность этих методов для решения задач контроля и прогнозирования уровня паводковых вод. Разработана математическая модель прогнозирования уровня паводковых вод и продолжительности паводка на основе данных наблюдений за развитием паводковых явлений. Впервые предложена методика обработки статистических данных с метеорологических станций с целью построения кривой прогноза для контроля и прогнозирования уровня паводковых вод. Разработана обобщенная прогностическая схема для эффективного прогнозирования и контроля поднятия уровня паводковых вод и осуществлен подбор технических средств для построения информационно-измерительной системы. Разработана структурная схема системы контроля уровня паводковых вод, которая позволит предупредить возникновение чрезвычайных ситуаций природного характера. Осуществлен подбор аппаратных средств для построения системы контроля уровня паводковых вод с учетом целесообразности, оптимальности, эффективности и финансовых сторон. Разработан нижний уровень системы контроля уровня воды рек в период паводков, который включает в себя функции сравнения текущих значений с заданными значениями уровня (средним и критическим) и сравнения текущих значений с заданными значениями осадков и влажности почв (критическими), а также разработан проект человеко-машинного интерфейса в SCADA WINCC, который относится к верхнему уровню системы контроля уровня паводковых вод в реальном времени и позволяет осуществлять мониторинг за количеством атмосферных осадков и влажности почв. Обоснована возможность использования аппроксимирующих кривых для прогнозирования паводковых вод, используя исследования адекватности модели (коэффициент корреляции) и точности прогнозирования (критерий регулярности). Полученные значения показали, что точность прогнозирования и адекватность модели являются высокими.
The existing method and models to predict the flood water level has been analyzed in presented work both with the known hardware AIMS control system. It was shown the limitation of these methods for the solving of the flood water monitoring and forecasting problems. The mathematical model to predict the flood water and duration based on the flooding development observation has been designed. The lower and upper levels of the water level control system has been developed. The hardware and software research witch allowed for the complex experiments has been made, and ones data has been analyzed. The possibility to use approximating curves for predicting flood waters, using research adequacy of the model (coefficients of correlation) and prediction accuracy (criterion of regularity) has been grounded and investigate. The obtained values showed that the prediction accuracy and adequacy of the model is high.

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.

У дисертаційній роботі визначені основні шляхи удосконалення моделей та методичних підходів з оцінювання рівня безпеки складних систем, визначені можливості надання методичного забезпечення з аналізу «система – навколишнє середовище (НС)». Розглянуто характеристику методів дослідження стану «система – НС» відповідно до методичних підходів щодо екологічного, еколого-економічного аналізу з оцінки рівня екологічної безпеки. Запропоновано систему методів для комплексної оцінки інформаційних даних моніторингу різнорідних об’єктів, удосконалення методів і засобів обробки, аналізу і оцінки еколого-соціально-економічної інформації. Розроблено інформаційно-методичне забезпечення комплексного аналізу рівня екологічної безпеки об’єктів на базі ентропійно-інформаційних підходів усвідомленням моніторингових даних. Запропоновано алгоритмічне забезпечення реалізації методичного забезпечення оцінки якості складних систем на рівні дослідження «стан (система – НС) – процес – стан системи». Проаналізовано підходи з розробки інформаційно-програмного забезпечення вирішення комплексних завдань оцінки стану складних різнорідних об’єктів щодо відповідності їх функціонування вимогам екологічної безпеки і сталого екологічного розвитку. Розроблено програмне забезпечення для безперервного контролю рівня екобезпеки в умовах техногенного навантаження територій, нестабільного стану системи, регулювання і вибору ефективних процесів на виробництві за наданим комплексним аналізом та оцінкою стану різнорідних складних систем, небезпечних ситуацій.
В диссертационной работе определены основные пути усовершенствования моделей и методических подходов оценивания экологического качества сложных систем, дан анализ существующих методов оценки состояния «система – окружающая среда (ОС)». Проанализированы подходы для формирования методического обеспечения решения комплексных задач оценки уровня безопасности сложных разнородных объектов, определения соответствия их состояния требованиям гомеостатического функционирования в условиях социально-экономического развития. Определены особенности применения информационных технологий в экологическом анализе безопасности сложных систем, обозначены направления их усовершенствования для обеспечения комплексной оценки экологического качества природно-техногенных объектов. Дана характеристика методов исследования состояния «система – ОС» в сфере экологического, эколого-экономического анализа по оценке уровня экологической безопасности сложных объектов. Предложено применение системы методов с целью последовательного определения уровня дестабилизации «система – ОС», комплексной оценки безопасности состояния сложных объектов любого уровня организации и получение необходимых знаний для формирования информационных баз данных с целью обеспечения экологических исследований и контроля качества природно-техногенных систем в условиях неопределенности их взаимодействия с объектами ОС. Предложены усовершенствования методов анализа и оценки эколого-социально-экономической информации. Разработан обобщенный алгоритм комплексного анализа мониторинговых данных и оценки уровня экологической безопасности системных объектов на основе энтропийно-информационных функций и компараторной идентификации соответствий уровню экологического качества. Предложено информационно-программное обеспечение реализации оценки экологического качества сложных систем в исследованиях «состояние (система – ОС) – процесс – состояние системы». Разработано программное обеспечение для беспрерывного контроля уровня экологической безопасности природно-техногенных объектов в условиях техногенной нагрузки территорий, нестабильного состояния систем промышленных объектов с учетом взаимодействий «система – окружающая среда», идентификации экологически опасных эффектов в течении производственных процессов.
The basic ways to improve the models and methodological approaches to evaluation of complex systems safety and methodological support capability in analysis “system – the environment” are determined in the thesis. Considered investigation methods characteristic of “system – the environment” state according to the methodological approaches in the field of environmental, ecological and economic analysis to assess environmental safety level. The system of methods for integrated assessment information data monitoring of heterogeneous objects, methods and means improvement of the processing, analysis and evaluation of environmental and socio-economic information are proposed. The information and methodological support comprehensive analysis of the environmental safety of objects based on entropy and information awareness approaches of monitoring data. Algorithmic implementation of methodological support software for quality evaluation of complex systems-level research “state (system – the environment) – process – system statе” is proposed. Analyzed approaches in developing information and software support for solving complex tasks of heterogeneous complex objects accordance assessment to their environmental sustainable development operation and environmental safety requirements. The software was developed for continuous environmental safety monitoring in terms of anthropogenic impact areas, the unstable system state, management and selection of effective production processes according to the provided comprehensive analysis and assessment of diverse complex systems and dangerous situations.

Встановлено закономірності підвищення ефективності очищення бурових стічних вод з використанням алюміній гідроксохлоридсульфату, алюміній гідроксохлориду та сульфат залізовмісного реагенту. Встановлено межі застосування методу реагентної коагуляції з використанням алюміній гідроксохлориду для очищення БСВ залежно від концентрації завислих речовин та органічних домішок. Проведено дослідження цитогенетичних характеристик відходів буріння за показниками мітотичної активності у первинній кореневій меристемі тест-об'єкта Allium сера та індивідуальними абераціями хромосом в клітинах з використанням allium-сера тесту. Принципи термодинаміки нерівноважних процесів коагуляції виражено через безпосередньо вимірювані величини: питому електропровідність та коефіцієнт дифузії. Науково обґрунтовано систему спостережень за станом підземних вод під час спорудження свердловин.
Диссертация посвящена решению экологической проблемы - повышения экологической безопасности при сооружение нефтегазовых скважин. Установлены закономерности повышения эффективности очистки буровых сточных вод с использованием алюминий гидроксохлоридсульфата, алюминий гидроксохлорида и сульфата железа. Определена оптимальная доза коагулянтов алюминий гидроксохлорида и алюминий гидроксохлоридсульфата для очистки буровых сточных вод, которая составляет 0,7-0,8 кг/м3, что в два раза меньше, чем при использовании алюминий сульфата и сульфата железа. Температура среды, при которой процесс коагуляции будет наиболее эффективным, составляет: для алюминий гидроксохлорида, алюминий гидроксохлоридсульфата и сульфата железа 2-32 °С, для алюминий сульфата - 9-32 °С; рН среды - 6-7. Установлены границы применения метода реагентной коагуляции с использованием алюминий гидроксохлорида для очистки БСВ в зависимости от концентрации взвешеных веществ и органических примесей. Порог коагуляции при очистке буровых сточных вод составляет 6,5 кгО2у/м3 по органическим веществам (ХСК) и 17 кг/м3 по взвешеным веществам. При превышении этих показателей процесс коагуляцыя заканчивается пространственным структурообразованием. Предложена технологическая схема установки для очистки БСВ, обеспечивающая приготовление и дозирование реагентов, их перемешивания с БСВ, осаждение образованных хлопьев и уплотнение образованного осадка, сброс из установки очищенной воды и уплотненного осадка, что позволяет очистить БСВ до параметров, при которых возможно их повторное использование в производственном процессе. Разработана система водоснабжения и водоотвода на буровой площадке по двум отдельным линиям: для охлаждения оборудования целесообразно использовать свежую воду, для других технических целей -очищенные буровые сточные воды. Проведены исследования цитогенетических характеристик отходов бурения по показателям митотической активности в первичной корневой меристеме тест-объекта Allium сера и индивидуальным аберациям хромосом в клетках с использованием allium-сера теста. Принципы термодинамики неравновесных процессов коагуляции выражены через непосредственно измеряемые величины: удельную электропроводимость и коэффициент диффузии. Научно обоснованна система наблюдений за состоянием подземных вод при сооружении скважин.
The thesis is devoted to the solution of environmental problem - the enhancement of environmental safety of oil and gas drilling sites construction. The mechanism of drilling wastewaters treatment efficiency enhancement using aluminium hydrochloridesulfate, aluminium hydrochloride and iron-containing sulfate reagent is defined in the thesis. The boundary conditions of reagent coagulation application are set for aluminium hydrochloride treatment of drilling wastewaters, depending on the concentration of suspended particles and organic admixtures. Research of cytogenetic characteristics of drilling wastes was conducted by the indices of mitotic activity within the primary root formative tissue (meristem) of the test-object Allium сера and individual chromosomes aberrations within the cells of the test-object Allium сера. Principles of thermodynamics of coagulation non-equilibrium processes are expressed using directly measured values: specific conductivity and diffusion index. The system of groundwater monitoring is scientifically grounded for the processes of drilling wells construction.

У дисертаційній роботі визначені основні шляхи удосконалення комплексної системи оцінювання рівня безпеки стану складних об’єктів з виявленням факторів їх дестабілізації, механізмів регулювання їх екологічного сталого розвитку. Проаналізовано системи інформаційно-методичного забезпечення ідентифікації рівня екологічної безпеки з позицій сталого розвитку системних утворень, основні підходи подальшого розвитку комплексної аналітичної системи з оцінювання відповідності стану еколого-соціально-економічних об’єктів рівню екологічної безпеки в умовах реалізації концепції сталого розвитку. Надано методичне забезпечення сучасних досліджень у системі екологічної безпеки у контексті концепції сталого розвитку при врахуванні складної ієрархічної структури об’єкта дослідження та виявленні факторів дестабілізації його стану на основі комплексного застосування методів графологічного моделювання, системного аналізу, компараторної ідентифікації і когнітивного аналізу. Запропоновано комплексне інформаційно-методичне забезпечення оцінки рівня екологічної безпеки системних угруповань при розв’язанні задач екологічної якості за результатами локального, регіонального і глобального моніторингу. Практичні завдання з комплексної оцінки рівня екологічної безпеки природно-техногенних об’єктів вирішуються завдяки інформаційно-програмному забезпеченню досліджень еколого-соціально-економічних систем.
В диссертационной работе определены основные пути усовершенствования системы комплексной оценки уровня экологической безопасности состояния природно-техногенных объектов с определением факторов дестабилизации, способов регулирования их экологического качества. Проанализированы основные положения системы экологической безопасности с позиций устойчивого развития системных образований, основные подходы к разработке информационно-методического обеспечения систем поддержки принятия решений по вопросам экологической безопасности. Задача оценки уровня экологической безопасности систем окружающей среды рассмотрена в контексте соответствия совокупности экологических характеристик принятым требованиям поддержки функциональности природных систем. Оценка уровня экологической безопасности состояния сложных объектов определяется как комплексный критерий качества по экологическим, эколого-социальным и эколого-экономическим аспектам исследования устойчивого развития, комплексная характеристика состояния систем и процессов, составляющих функциональность объекта исследования. В основу методов комплексного исследования сложных объектов положены принципы общей теории систем, логико-математических моделей, компараторной идентификации, когнитивного анализа. Разработка модели системного объекта исследования и автоматизация практического применения предложенного методического обеспечения для оценки уровня состояния экологической безопасности поддерживается информационно-программной составляющей исследования, разработанной в среде Microsoft Visual Studio 2010 на языке C#. Продемонстрирована перспективность реализации комплексного подхода для решения практических задач по оценке уровня экологической безопасности природно-техногенных объектов исследования. Обоснованы теоретико-практические положения дальнейшего развития методов графологического моделирования сложных систем вида «система – окружающая среда (ОС)», метода компараторной идентификации в применении к концепции устойчивого развития. Сформировано методическое обеспечение комплексного исследования уровня экологической безопасности в контексте концепции устойчивого развития природно-техногенных объектов с определением факторов дестабилизации и механизмов регулирования качества «система –ОС» по данным локального, регионального и глобального экомониторинга. В работе обоснованы теоретико-практические положения для оценки уровня экологической безопасности «исходное состояние – (система – ОС) – изменения – процесс – конечное состояние системы» на основе дальнейшего развития метода компараторной идентификации, методов графологического моделирования «система – ОС» – топологические графы и когнитивного анализа. Сформирован информационно-программный комплекс решения задач оценки уровня экологической безопасности системных объектов, определению несоответствия рассматриваемых параметров требованиям допустимого уровня экологического качества. Предложено дальнейшее развитие информационно-программного обеспечения системы по оценке состояния сложных объектов различного уровня организации для определения механизмов регулирования экологической безопасности. Представлены результаты практического применения методического обеспечения для проведения многофакторного анализа и комплексной оценки уровня экологической безопасности различных систем «объект – окружающая среда»: предприятий, районов Харьковской области, регионов Украины в рамках концепции устойчивого развития по требованиям ООН относительно качества состояния страны и обеспечения ее эколого-социально-экономического благополучия.
In the thesis, the basic ways to improve the integrated system complex objects` safety state evaluation with the destabilization factors identification, mechanisms of their environmental sustainable development regulation are determined. The information and methodological support of ecological safety identification from the sustainable development system entities standpoint, the main approaches to further development of complex analytical system support of ecological and socio-economic objects state of conformity in terms of implementing the sustainable development concept are analyzed. Methodological support of current researches in ecological safety system in the sustainable development context at the account of a complex hierarchical research object structure of and identifying destabilization factors of its condition through an integrated application of graphological modeling, systems analysis, comparator identification and cognitive analysis is given. A comprehensive information and methodological support for environmental safety assessment of complex system groups in solving problems of ecological quality for local, regional and global monitoring is proposed. The information software for complex research of the ecological and socio-economic objects state is proposed in order to solve practical problems of the natural and man-made objects safety level assessment.

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.