СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2020 года по МПК G01N33/00 G06F17/10 

Изобретение относится к способам ведения мониторинга и может быть использовано для комплексной оценки соответствия установленным нормам состояния окружающей среды.

Под окружающей средой понимается совокупность объектов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов. Мониторинг окружающей среды представляет собой комплексную систему наблюдения за состоянием окружающей среды, оценки и прогнозирования ее изменений под воздействием природных и антропогенных факторов.

Основные цели мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельностью и экологической безопасности своевременной и достоверной информацией, позволяющей оценить показатели состояния среды обитания человека, выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, создать возможность для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.

Известны способы суммарной оценки экологической обстановки в регионе RU 2118817 С1, 10.09.1998 и RU 2180961 С1, 27.03.2002 на основании результатов биоэкологического мониторинга по показателям здоровья отдельных категорий населения.

Известны многочисленные способы проведения мониторинга состояния объектов среды путем анализа и оценки результатов анализа индикаторных биологических организмов RU 2372617 С1, 10.11.2009, RU 2451084 С1, 20.05.2012, RU 2650739 С1, 17.04.2018 и др.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ комплексной оценки экологической обстановки, включающий определение и мониторинг показателей окружающей среды чувствительных для оценки экологической обстановки, вычисление удельных показателей оценки экологической обстановки на основании весовых коэффициентов каждого показателя, весовых показателей территории мониторинга и коэффициентов изменения показателей за время мониторинга.

Известные способы позволяет определить только суммарную экологическую обстановку на различных территориях и динамику воздействия постоянных и периодических факторов окружающей среды различного происхождения без выявления действия отдельных поллютантов.

Задачей изобретения является создание способа проведения экологического компьютерного мониторинга состояния объектов окружающей среды позволяющего успешно осуществлять оценку влияния природных факторов и воздействия поллютантов на объекты окружающей среды. Учет синергетический эффекта от накопления различных токсичных для человека и окружающей среды поллютантов.

Технический результат заключается в увеличении скорости обработки информации и правильность расчетов.

Технический результат достигается за счет применения при проведении мониторинга метода анализа иерархий, включающего определение и мониторинг показателей окружающей среды чувствительных для оценки экологической обстановки, вычисление показателей оценки экологической обстановки, причем вычисление показателей оценки экологической обстановки производится в соответствии с методом анализа иерархий, содержащим: определение и фиксацию присутствия каждого типа загрязнений в отдельном месяце; вычисление их среднегодового обнаружения и фиксацию общего количества месяцев обнаружения каждого типа загрязнений; построение матрицы сравнения объектов окружающей среды попарным сравнением основных приоритетных показателей; проведение нормировки матрицы делением каждого элемента столбца на его сумму и расчет среднего значения и веса для каждого объекта; попарное сравнение каждого типа загрязнений по суммарному количеству месяцев, в котором они были зафиксированы для каждого объекта окружающей среды; составление матрицы определения общего весового показателя для каждого загрязняющего вещества; проведение нормировки матрицы делением каждого элемента столбца на его сумму и расчет среднего значения и веса для каждого загрязняющего вещества для каждого объекта; формирование матрицы определения общего весового показателя для каждого загрязняющего вещества по всем объектам окружающей среды; умножение сформированной матрицы на столбец с полученными весовыми показателями объектов окружающей среды; определение общего процентного веса каждого загрязняющего вещества как результата проведенных вычислений.

Точные методы, к которым относится метод анализа иерархий (МАИ) достаточно универсальны для любой сферы деятельности человека: будь то бизнес, государственное управление или частная жизнь. Анализ проблемы принятия решений в МАИ начинается с построения иерархической структуры, которая включает цель, критерии и другие рассматриваемые факторы, влияющие на выбор. МАИ относится к классу критериальных и занимает особое место благодаря тому, что она получила исключительно широкое распространение и активно применяется и по сей день.

Метод анализа иерархий - это процесс, который позволяет представить сложную многокритериальную проблему в виде обобщенной безразмерной шкалы приоритетов. Несмотря на линейный (то есть приближенный) характер, МАИ используется во всем мире для принятия решений в разнообразных ситуациях: от управления на межгосударственном уровне до решения отраслевых и частных проблем в бизнесе, промышленности, здравоохранении и в образовании. Для компьютерной поддержки МАИ существуют программные продукты, разработанные различными компаниями.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами Рис. 1-5.

Рис. 1. Таблица присутствия загрязнений по месяцам.

Рис. 2. Матрица сравнения объектов окружающей среды с ее нормировкой, вычисленным средним значением и весом категории.

Рис.3. Матрица сравнений загрязнений объекта окружающей среды - зеленые насаждения с ее нормировкой, вычисленным средним значением и весом категории загрязнения.

Рис. 4. Пример автоматизации учета загрязнений

Рис. 5. Матрица итоговых показателей.

Рассмотрим осуществление изобретения для анализа и мониторинга воздействия круглогодичного содержания автодорог на объекты окружающей среды.

Способ осуществляется следующим образом.

1. Проводится определение и фиксация присутствия каждого типа загрязнений в отдельном месяце года в различных объектах окружающей среды: почва и грунт, зеленые насаждения, водоемы, атмосферный воздух.

2. Для каждого объекта составляется автоматизированная расширенная электронная таблица, отображающая присутствие каждого типа загрязнений в отдельном месяце Рис. 1. При этом, автоматизированная система проверяет наличие каждого типа загрязнений на указанном объекте окружающей среды, и, в случае обнаружения, вписывает знак «+» в ячейку, соответствующую месяцу обнаружения. В случае отсутствия, или некорректных значений вносится знак «-». В правой части таблицы высчитывается среднее годовое обнаружение и общее количество месяцев обнаружения каждого типа загрязнений.

3. В качестве критериев для приоритетных показателей выбирается общее количество загрязнений, обнаруженное в каждом объекте окружающей среды в течение года Производится попарное сравнение приоритетных показателей и составляется матрица сравнения объектов окружающей среды по количеству загрязнений Рис. 2, часть а. Проводится нормировка матрицы делением каждого элемента столбца на его сумму Рис. 2, часть б. Рассчитывается среднее значение и весовые показатели объектов окружающей среды. Вес загрязняющего вещества показывает какой процент от общего количества загрязнений приходится на каждый объект окружающей среды.

4. Построение матрицы сравнения загрязнений попарным сравнением каждого типа загрязнений по суммарному количеству месяцев, в котором они были зафиксированы для каждого объекта окружающей среды по отдельности Рис. 3, часть а. Проводится нормировка матрицы делением каждого элемента столбца на его сумму Рис. 3, часть б. Рассчитывается среднее значение и веса для каждого загрязняющего вещества для каждого объекта. Вес загрязняющего вещества показывает какой процент от общего количества загрязнений приходится на объект окружающей среды.

5. Формирование матрицы определения общего весового показателя для каждого загрязняющего вещества по всем объектам окружающей среды Рис. 4. Для каждой ячейки отбирается процентный годовой вес каждого элемента загрязнений в отдельно взятом объекте окружающей среды. В случае, если автоматизированная система не находит весовой показатель для ячейки - система обнуляет ячейку. Вычисляется общий весовой показатель загрязняющего вещества как средний по объектам окружающей среды.

6. Умножение сформированной матрицы на столбец с полученными весовыми показателями объектов окружающей среды и определение общего процентного веса каждого загрязняющего вещества как результата проведенных вычислений.

Для акцентирования итоговых значений, результаты автоматизированных аналитических вычислений были продублированы на вкладку «Итог» Рис. 5. Для удобства мониторинговых исследований в матрицу итоговых показателей добавляют данные по общему количеству месяцев, в которых были зафиксированы загрязнения.

Реализация заявленного способа проведения экологического компьютерного мониторинга состояния объектов окружающей среды может быть осуществлена на каждом компьютеризированном рабочем месте.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для проведения мониторинга при комплексной оценке состояния окружающей среды и ее соответствия установленным нормам. Для этого вычисление показателей оценки экологической обстановки производят в соответствии с методом анализа иерархий. Присутствие каждого типа загрязнений определяют каждый месяц и вычисляют их среднее содержание за год. Затем строят матрицы сравнений загрязнений попарным сравнением каждого типа загрязнений по суммарному количеству месяцев и для каждого объекта проводят нормировку матриц делением каждого элемента столбца на его сумму и расчет среднего значения и веса. Далее формируют матрицы для определения общего весового показателя каждого загрязняющего вещества как среднего по объектам окружающей среды. При этом умножение сформированной матрицы на столбец с полученными весовыми показателями объектов окружающей среды приводит к определению общего процентного веса каждого загрязняющего вещества. Изобретение обеспечивает увеличении скорости обработки информации и правильность расчетов при проведения экологического компьютерного мониторинга состояния объектов окружающей среды. 5 ил., 1 пр.

Способ проведения экологического компьютерного мониторинга состояния объектов окружающей среды, включающий определение и мониторинг показателей окружающей среды чувствительных для оценки экологической обстановки, вычисление показателей оценки экологической обстановки, отличающийся тем, что вычисление показателей оценки экологической обстановки производится в соответствии с методом анализа иерархий, содержащим: определение и фиксацию присутствия каждого типа загрязнений в отдельном месяце года для каждого объекта окружающей среды; вычисление их среднего годового обнаружения и фиксация общего количества месяцев обнаружения каждого типа загрязнений; построение матрицы сравнения объектов окружающей среды по количеству загрязнений попарным сравнением основных приоритетных показателей; проведение нормировки матрицы делением каждого элемента столбца на его сумму и расчет среднего значения и веса для каждого объекта; построение матрицы сравнений загрязнений попарным сравнением каждого типа загрязнений по суммарному количеству месяцев, в котором они были зафиксированы для каждого объекта окружающей среды; проведение нормировки матрицы делением каждого элемента столбца на его сумму и расчет среднего значения и веса для каждого загрязняющего вещества для каждого объекта окружающей среды; формирование матрицы определения общего весового показателя для каждого загрязняющего вещества как среднего по объектам окружающей среды; умножение сформированной матрицы на столбец с полученными весовыми показателями объектов окружающей среды и определение общего процентного веса каждого загрязняющего вещества как результата проведенных вычислений.