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