автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка методов построения и проектирования информационных систем экологического мониторинга

Р Г Б од 1 о М1Р

На правах рукописи ЗАЙЦЕВА Елена Вячеславовна

УДК 622 : 658:5.011.56 : 502.3

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Специальность 05.13.06 — «Автоматизированные системы управления»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель академик МАИ, докт. техн. наук, проф. ФЕДУНЕЦ Н. И.

Научный консультант академик МАИ, докт. техн. наук, проф. РЕДКОЗУБОВ С. А.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук,- проф. СТАБИН И. П., канд. физико-матем. наук, доц. СИМАЧЕВ Н. Д.

Ведущая организация — научно-исследовательский и координационный центр по проблемам экологической безопасности и управления природопользованием в условиях рынка Минприроды России, г. Москва.

Защита диссертации состоится . 1995 г.

в . час. на заседании диссертационного совета Д-053.1'2.12 в Московском государственном горном университете, по адресу: !М7935, ГСП-1, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеку университета.

Автореферат разослан . » 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, доц. РЕДКОЗУБОВ М. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Актуальность проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов обусловлена тем, что современное общество в рыночных условиях начинает испытывать все большую тревогу в связи с расточительством даров природы и земли, а. также с тем, что при добыче и производстве необходимых полезных ископаемых разрушаются, приводятся в полную или частичную негодность почвенный слой земли, водоемы, фауна и другие элементы природных источников жизни и благосостояния человечества. На горных предприятиях повсеместно наблюдается выброс в биосферу газообразных отходов аэрозолей, что приводит к загрязнению не только атмосферного воздуха, но и гидросферы и литосферы. Источниками загрязнения являются продукты, выделяемые двигателями внутреннего сгорания погрузочно —транспортных систем, буровзрывные работы, ветровая эрозия земной поверхности и другие.

Охрана окружающей среды требует от горных предприятий планирования природоохранительных мероприятий и взаимосвязи их с технологическими процессами добычи и переработки полезных ископаемых. При этом приходится решать комплекс организационных и технических задач по отношению к отдельным компонентам биосферы (литосферы, гидросфере и атмосфере). Так, для угольной шахты при разработке мероприятий по охране водных ресурсов необходимо предусмотреть более двадцати мероприятий; атмосферного воздуха более десяти; охраны поверхности и почвы — более сорока.

Интенсивный путь решения экологической проблемы заключается в снижения ресурсоемкосги горного производства в результате создания малоотходных и безотходных технологий, комплексного использования минерально—сырьевых ресурсов. Экологические проблемы при этом должны решаться в рамках единой технологии разработки и переработки минерально—сырьевых ресурсов.

В рамках экологической проблемы первостепенное место занимает система экологического мониторинга. Необходимо не только контролировать и константировать экологическую обстановку в регионе, но и прогнозировать ее состояние во времени, принимать решения по природозащитным мероприятиям. Задача создания и эксплуатации экологической

мониторинговой системы г регионе (горнодобывающем) особенно актуальна в связи с практическим ее отсутствием как на предприятиях, так и в регионе.

Цель и задачи работы. Основная цель исследований настоящей работы заключается в разработке методов построения и проектирования информационных систем экологического мониторинга — картировании полей концентраций вредных веществ по региону и синтезе существующих локально —вычислительный сетей (ЛВС) при создании распределенной интегрированной сети предприятий и учреждений региона.

Для достижения поставленной цели в работе решаются задачи:

1. Анализ проблемы экологической безопасности горнодобывающего региона и выработка подхода к построению информационной системы экологического мониторинга региона.

2. Исследование и разработка методики предварительной классификации экологической информации для задачи построения модели концентраций основных вредных веществ по региону.

3. Разработка методики автоматизированного расчета цифровой модели карты на основе корреляционного анализа распределений экологических показателей с последующим их восстановлением в узлах регулярной сетки методом оптимальной статистической интерполяции.

4. Разработка методики создания распределенной сети ЛВС предприятий для их интегрированных информационных потоков, в том числе и экологической информации на основе применения имитационной системы моделирования СИМОСС.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы статистической интерполяции случайных полей, кластерного анализа, имитационного моделирования и эвристические методы.

Научная новизна работы заключается в разработке:

— методики построения информационной системы экологического мониторинга горнодобывающего региона, основанной на разработке основных структур ЛВС и оптимального размещения пунктов установки первичных экологических датчиков и замеров;

— методики предварительной классификации геоэкологической информации, обеспечивающей объективное и рациональное разбиение исходной совокупности геоэкологических данных на однородные и квазиодиородные группы; _

— метода оптимальной взвешенной интерполяции, отличающегося существенными преимуществами По сравнению с другими интерполяционными методами тем, что обеспечивает максимальное извлечение полезной информации, заключенной в данных опробывания, а также возможность планирования оптимальной геометрии опробывания;

— методики автоматизированного расчета цифровой модели карты, основанной на использовании предложенной эффективной формы сети измерений и оптимальной дискретности опробывания с учетом имеющихся замеров геоэкологической информации;

— методики создания распределенной информационной сети ЛВС региона т"> основе интеграции информационных потоков предприятий, включая потоки информации геоэкологических показателей.

Практическая ценность работы. В рамках данной работы разработаны и внедрены модели классификации и цифровой модели карты региона распределения концентрации геоэкологических параметров, что позволило решить первый этап создания информационной системы экологического мониторинга.

Разработка имитационных моделей ЛВС позволила решить задачи прикладного характера: развить концепцию ЛВС СГШе1 в составе интегрированной сети ЛВС предприятий.

Внедрение результатов исследований. Результаты диссертации внедрены на угледобывающих предприятиях региона Канско—Ачинского бассейна в рамках разработанной концепции экологической безопасности этого региона, а также для угольных предприятий Кузбасса. Теоретические и практические результаты работы нашли применение и в научно-исследовательской работе МГГУ, выполненной по хоздоговорной теме с ГУА "Разработка экспертных систем оперативного управления качеством экологического состояния угледобывающих шахт и регионов".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

— на Научно—технической конференции профессорско-преподавательского и инженерно—технического состава (Россия, г.Самара, 1994);

— на Четвертой Всеукраинской научно-технической конференции "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" (Украина, г. Донецк, 1994);

— на Научно — технической конференции "Диагностика, информатика и метрология —94" (Россия, г. Санкт-Петербург, 1994);

— на Первом международном симпозиуме "Интеллектуальные системы—94" (Россия, г. Махачкала, 1994);

— на Научно — практическом семинаре "Информационные технологии нового поколения" (Россия, г.Челябинск, 1994);

— на Второй экологической конференции "Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов" (Россия, г. Москва,1995);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 179 страниц печатного текста, 52 рисунка, 3 таблицы, списк литературы из 84 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена актуальность темы исследования, формулируются задачи исследования диссертации, раскрывается научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены сведения об апробации и внедрении работы.

В первой главе исследуется состояние вопроса информатизации экологического мониторинга в горнодобывающих регионах России.

Объектом экологии горного производства служит минерально-сырьевой потенциал месторождения, который нацеливает горное производство на решение проблем экологической безопасности и преодоление противоречий между различными вариантами освоения месторождения и введения природозащитных мероприятий. Экологическое восприятие такой хозяйственной деятельности определяет необходимость совершенствования рыночного экономического механизма и системы управления рациональным природопользованием.

В настоящее время нельзя решать ни одну техническую задачу горного производства без учета охраны природы и рационального природопользования.

В работе преддожен поМ°А к построению информационной системы эколошческого мониторинга региона, включающий в себя; создание системы первичных экологических замеров (стационарные датчики и мобильные \аборатории); создание системы передачи экологических

параметров (телеметрия, кабельная связь, радиоканал, спутниковая связь); первичную обработку геоэкологической информации, учет и хранение, экологическое картирование региона (ЭВМ и ЛВС,базы данных); разработку интегрированной сети ЛВС и распределенной информационной сети региона (структура сети, моделирование); создание экологической экспертной системы.

Проанализированы современные методы исследования построения информационных систем экологического мониторинга. В основу анализа положены принципы системного подхода: комплексность, иерархичность, принципы декомпозиции и открытость системы. Подчеркнуто активное использование методов имитационного моделирования, статистической интерполяции и классификации при решении задач создания информационных систем экологического мониторинга. Рассмотрены вопросы этапности выполнения этих исследований и их взаимодействие.

Во второй главе сформулирована задача оптимальной статистической интерполяции восстановления основной зависимости распределения полей концентрации вредных веществ по региону на основе полученных геоэкологических данных в его различных точках.

При изучении геоэко \огического процесса во всей его природной сложности множество контролируемых факторов и зависимости между ними, а также обратные связи, действующие в комплексе, значительно затрудняют исследование, если нельзя поставить в соответствие микропричине отдельный микроэффект. В таких условиях невозможно высказать какие-либо утверждения об отдельных факторах, но вполне реальны заключения об их группах.

Задача классификации решается с применением различных статистических критериев однородности и основана на представлении показателей в виде п — мерной случайной величины.

Построение статистических методов разграничения геоэкологических параметров по региону как объекта исследования заключается в последовательном решении трех задач:

1) построение математической модели однородного объекта;

2) выбор статистического критерия для проверки гипотезы об однородности;

3) выбор процедуры последовательного рассмотрения вариантов разбиения совокупности наблюдений на части.

Такая процедура позволяет решить две задачи многомерной классификации:

1) разграничение исследуемой совокупности по компонентам геоэкологической информации;

2) поиск объективных границ на плоскости путем сведения воедино результатов расположенных в регионе пунктов измерения.

Ко второму типу задач относятся разнообразные вопросы картирования. •

В задаче 1 в качестве статистического критерия однородности используется функция Ук :

п , Кп-к^-к^/,)1

у _ П~1__Ы_ЫШ (1)

/=| « м

где п — число элементов исследуемой совокупности;

к — число элементов последующих множеств при проверке совокупности на однородность; — значения интерполируемой функции в измеряемой точке.

Гипотеза об однородности принимается, если ^к — X для

всех к , и отвергается, если У к X хотя бы для одного к.

Задача 2 формулируется так: пусть объект уже разбит на заведомо

однородные участки ^>•• • • Для проверки гипотезы равенства

математических ожиданий в двух группах и используется

критерий:

. (яя1/(-и, I/,)2 ,——, (2)

П, +Пт

где пё и пт — число элементов в соответствующих группах.

Если ** У" , то математические ожидания

рассматриваемых групп признаются неравными, а сами группы — неоднородными. Критерий подыскивается для каждой из возможных

пар однородных участков. При V(Se,Sm) ^ X дт , сравнимые группы объединяются.

Поставлена задача статистического восстановления по территории региона: известно множество значений случайного поля f(r¡) в N дискретных точках поля r¡ с координатами (х,,у,). Требуется восстановить непрерывную функцию координат /(r) = J(x,y), совпадающую со значениями /(г,) в точках (Xi,y,). и вычислить ее значения в узлах регулярной сетки.

Статистическая оценка значений поля /(г) методом оптимальной интерполяции производится по формулам :

f(r) = f(0 + f'(r), (3)

fCr)=£pCr¿)fCn), (4)

1.1

где /(г,) — отклонение заданных случайных значений интерполируемой функции от ее среднего значения /(г) ;

р(г,г|) — весовые коэффициенты для отсчетов поля /(г,) ;

Г| — вектор, характеризующий положение точки поля с фиксированными координатами (*,, у,) ;

г — вектор, характеризующий положение точки поля с текущими координатами (х,у);

л -»

f(r) — восстановленное значение поля отклонений в про— изволшой точке.

Весовые коэффициенты оптимальной интерполяции выбирались из л -.

: условия того, чтобы оценка /(У) давала наилучшие (в среднеквадрати-| ческом) результаты аппроксимации, то есть из условия минимума

I средиеквадратической ошибки восстановления Е(г) :

m=lf(r)-/(r)í2 (5)

/.i

где т(г,г,),т(г ¡,г) — значения нормированной корреляционной

- Л/,(7)

функции га(г) = —I— , отвечающие рас— о /

стояниям между соответствующими точками; £(г) - — мера ошибки оптимальной интерполяции

в точке г .

Данная постановка и решение задачи восстановления позволили (формировать информационную последовательность измерений для построения изолиний фиксированного уровня.

Метод оптимальной взвешенной интерполяции обеспечил максимальное извлечение полезной информации, заключенной в замерах геоэкологических параметров, а также возможность планирования оптимальной геометрии »пробивания.

В третьей главе рассматривается проблема рационального размещения геоэкологической сети измерений, которую можно сформулировать как задачу нахождения эффективной сети измерений, позволяющей обеспечить заданную вероятность обнаружения мелкомасштабных аномальных концентраций при минимальном числе измерений.

Для выяснения связи формы сети измерений с вероятностью обнаружения отдельных областей концентраций удобно воспользоваться задачами вычисления геометрических вероятностей распределения числа узлов сети различных конфигураций, попадающих в некоторую замкнутую геометрическую фигуру (например, круг), расположение которой на плоскости случайно, и вероятностей покрытия замкнутых геометрических фшур на плоскости другими фигурами. В частности, чувствительность к обнаружению мелкомасштабных аномальных участков может быть охарактеризована отношением площади, заполненной кругами, описанными вокруг узлов точек сети, ко всей площади.

Сравнение и анализ результатов, полученных для ромбической и квадратной сети, убеждают в том, что ромбическая сетка измерений является

более эффективной, так как позволяет обнаружить с вероятностью, равной

/ „ т/Гл/ЗЧ

единице, фигуры меньшего радиуса^ к,, г—-—^ по сравнению с

прямоугольной ( 11кг й ). Причем этот вывод справедлив не только в

случае изотропной структуры исследуемого случайного поля, но и при наличии анизотропии, так как при растяжении фигур в направлении осей анизотропии оцениваемые отношения площадей не меняются.

Аналогичный вывод относительно сравнительной эффективности различных конфигураций был получен при применении спектральнсго алгоритма оптимальной интерполяции.

Важным свойством спектральной теории стационарных случайных функций является установление для любой регулярной сети измерений связи между формой основания спектра исследуемого случайного поля и точностью его расчета по данным измерений. Это свойство позволяет найти такую сетку, которая обеспечивает заданную точность интерполяции при минимальном числе узлов, т.е. определить искомую, наиболее эффективную конфигурацию сети измерений.

Анализ спектрального выражения среднеквадратической ошибки (7) позволяет установить, что сетка измерений {У,} , обеспечивающая минимум

среднеквадратической ошибки £(г) , должна быть такой, чтобы вторичные спектры в пространстве СО соприкасались и не перекрывались.

Ф) = 1 - -1-^1—Е Г' « + и^ш (7) (2ят) 0 а [г]

где #(а>) — спектр весовой функции ;

а = — площадь спектральной ячейки прнш1 =со2=0;

Фг = 1кВ — граничная частота спектра. На рис. 1 изображено наиболее плотное размещение кругов на плоскости т для спектральной сетки, имеющей квадратную форму.

На рис. 2 приведена наиболее плотная упаковка кругов оснований спектров для 60—градусной ромбической сетки. В этом случае критерий эффективности регулярной геоэкологической сети (отношение площади заполненной кругами — основаниями спектров ко всей площади) равен

I'liii.t. Ромбическая спектральная сетка. 10

0,908, а для квадратной сетхи критерий равен 0,785, что доказывает, что такая сетка оказывается значительно более эффективной в сравнении с прямоугольной (среди прямоугольных сеток наиболее эффективной является квадратная).

На основании матриц р^ расстояний были составлены соответствующие

матрицы т(г) коэффициентов нормированной корреляционной функции и соответствующие системы уравнений, позволившие вычислить интерполяционные веса и меру погрешности интерполяции в

рассматриваемую точку.

Для квадрата:

А

«Су)

Бы =1-4---. (9)

Для ромба:

А=А=-Ч5Г. (10>

Д=А =-^-. <">

1 + 2т(щ) + т(113у12)

*,=\~2-пЛ--02)

- 1 + 2 И/12)

Использование спектрального алгоритма оптимальной взвешенной интерполяции в расчете разведочной сети позволило найти соотношение, позволяющее выбрать оптимальный шаг измерений случайного поля, характеризуемого корреляционной функцией в зависимости от заданной ошибки его восстановления.

.Для ромбической сети измерений: Для квадратной сети измерений:

Полученное соотношение дает эффективную методику определения оптимальной дискретности разведочных опробываний И может быть эффективно использовано при планировании геоэкологической сети в тех случаях, когда имеется возможность размещения ее в узлах регулярной сетки, а также априори известна корреляционная функция, характеризующая статистическую структуру распределения исследуемого геоэкологического параметра.

Расчет этой зависимости производится на ЭВМ в качестве заключительного этапа программы расчета и аппроксимации корреляционной функции случайного поля. При реализации этой программы в составе разработанной в данной работе методики автоматической обработки и отображения геоэкологической информации полученные значения е (/) могут быть использованы для сопоставления со значениями Е , полученными при восстановлении по данным проб конкретной сети измерений, и в соответствии с этим могут приниматься решения о необходимости доразведки отдельных участков поля.

В четвертой главе выполнен обзор по ЛВС и детализированы задачи для дальнейшего исследования и разработки. ЛВС представляют распределенные системы сбора и обработки данных, охватывающие относительно локальные территории (до 20 — 60 км), имеющие общую среду ( канал ) передач сообщений. Рассмотрены три типа топологий ЛВС :

где •#,{•■•) — функция Ханкеля;

е — заданная ошибка восстановления;

т(р) — корреляционная функция.

магистральные, кольцевые, сетевые и три класса методов доступа к каналу: случайный метод "состязаний", детерминированный и комбинированный.

Исходя из этого решаются следующие задачи:

1) выбор типа среды передачи данных;

2) выбор вариантов функционирования подсистем;

3) выбор методов множественного доступа;

4) выбор протоколов функционирования ЛВС;

5) распределение реализуемых в ЛВС функций между вычисли — тельными средствами.

На этапе 1 разрабатывается логическая структура сети и выбираются методы доступа и протоколы функционирования, а также производится приближенная оценка следующих показателей качества .ЛВС:

а) пропускная способность;

6) коэффициенты загрузки;

в) задержки;

г) затраты на передачу и обработку информации.

Исследуются и развиваются методы имитационного моделирования при проектировании ЛВС, где последняя рассматривается как автоматизированная информационная система, реализующая новую информационную технологию решения задач экологического мониторинга. Имитационные модели позволяют в диалоговом режиме отыскать оптимальные соотношения между показателями качества, технологическими и конструктивными параметрами ЛВС.

В главе приведено состояние работ по имитационному моделированию ЛВС и отмечено, что при использовании имитационной системы СИМОСС можно разрабатывать адекватные модели с большой детализацией при внедрении существующих ЛВС.

Приводятся разработанные модели ЛВС с методом доступа Slotted Ring. Одной из причин исследования этих сетей является определенное преимущество, представляемое сетями с этим методом доступа по сравнению с другими сетями: они имеют меньшее время доставки информации в случае ее передачи небольшими блоками. По сравнению с методом доступа CSMA/CD данный метод имеет преимущество гарантированного времени доступа в сеть, что делает его применение перспективным в системах реального времени. Несмотря на существование стандарта DIS 8802/7 па этот

тип ЛВС, а также опыта работы в области его моделирования, остается ряд факторов, учет которых может иметь существенное значение при проектировании и внедрении реальных ЛВС. Такими факторами являются:

а) длина кабеля сети, изменением которого можно достичь повышения эффективности сети за счет уменьшения зазора кольца;

б) допустимое количество повторов передачи пакетов информации, изменение которого в зависимости от трафика может сократить нагрузку на сеть;

в) переполнение буферов передачи и приема, которых можно избежать, промоделировав характер входного потока сообщений;

г) размеры данных в сегментах, изменением которых достигается сокращение времени передачи больших сообщений;

д) конфигурация последовательности соединения станций ЛВС, что может иметь существенное значение при передаче одиночных пакетов между определенными станциями и др.

Входными данными модели являются: па — количество станций в ЛВС; Ь — длина кабеля ЛВС (м);

V - скорость распространения сигнала по кабелю (км/с); 3 — задержка на одну станцию ( бит); паГ — количество сегментов в сети;

— длина сегмента в битах, (обычно принимается равным 40);

I — время приема пакета из кольца в станцию (мАгС.); л„ — количество пакетов в одном сообщении (блоке информации);

Основные параметры, получаемые из модели:

— среднее время передачи сообщений по сети;

<„, — время однократного доступа в сеть одной станции;

/ — эффективность сети — доля пропускной способности для передачи данных (без учета служебной информации).

Эффектность вычисляется в моделе по формуле;

/ = /р(Ьиг - 24) / [рссг(Ьсег + 3) + Зл* рса. / псег], (14)

где / — количество "полных" сегментов;

рпг — количество всех сегментов, прошедших через

фиксированную станцию;

Ък — часть кольца, не использующаяся для пере — дачи информации.

Регистрация прохождения сообщений по модели ЛВС, а также вывод статистических данных, накопленных при прогоне модели, проводятся разработанными процедурами в СИМССС.

На полученных графиках (рис.3—д.) показана зависимость выходных параметров от характеристик ЛВС.

Следующим фактором, учет влияния которого ьа выходные параметры ЛВС позволяет проводить имитационная модель, является последовательность соединения абоненских систем. Фактор этот имеет существенное значение при передачи одиночных пакетов информации: в этом случае во времени передачи сообщения I ср не учитывается время возвращения сегмента от получателя на передающую станцию. Поскольку время перехода сегмента от получателя к отправителю зависит от последовательности соединения этих станций в кольцо, становится очевидным, что близость расположения получателя от отправителя по направлению движения сегментов резко сокращает время передачи одиночных пакетов.

Проведенный анализ полученных результатов,в частности, отмачает общий "пилообразный" характер графиков, что обусловлено изменением величины зазора кольца.

В главе приведена методика проектирования ЛВС для конкретных приложений на примере разработки ЛВС для Канско—Ачинского топливного копмлекса. Методика предполагает выполнение следующих этапов:

— исследование объекта внедрения ЛВС с точки зрения образующихся трафиков, количества станций ЛВС, расстояний между ними и др.;

— формирование входных параметров, прогон моделей л получение результатов моделирования;

— рассмотрение результатов моделирования с точки зрения удовлетворения требованиям пользователя.

Другим важным применением методики является разработка подхода к созданию интегрированной ЛВС горнодобывающего региона д\я совмещения нескольких информационных сетей, к которым относятся: сети обмена данных управления производством, сети управления технологически;^! процессами, внутреняя телефонная сеть, система сбора данных а управления электропитанием и потоки информации геоэкологических данных.

Рис.3. Зависимость времени однократного доступа к ЛВС от количества станций в ЛВС.

10 го 80 40 Ш СО 70 ВО- 30 100

Рис.4. Изменение зазора кольца при увеличении количества станций.

t

2500 30 DO 2500 2000 1500 10VO 500

Шс

0,1

0,3

о, г

о, i

Лег

io го 30 40 50 60 70 80 90 100

Рис.5. Зависимость времени передачи Ojioûob от количества станций в ЛВС.

Лег

10 20 20 40 SO tO 70

СО ICO

Pun.6. ¡Зависимость »Цнкгишгстн каши.»

ЛВС ОТ КОЛИЧёОТВЛ CT,' Iii Iuni.

Разработанная методика позволила сделать выбор ЛВС при интефации информационных потоков предприятия, в частности, геоэкологической и аудиоинформации в единой сети. Поскольку аудиоинформация и аварийная экологическая информация требуют обеспечения гарантированного времени доступа (речевой трафрк должен передаваться небольшими пакетами и не должен прерываться на неопределенные интервалы времени) из рассмотрения автоматически снимаются ЛВС с методой доступа CSMA/CD. Сравнение проводилось между методами доступа Toket Ring и Slotted Ring. Расчеты по методике показали, что в таких условиях ЛВС с методом доступа Slotted Ring может поддерживать до 100 телефонных переговоров одновременно, в то время как Token Ring —до 20. Таким образом была обоснована целесообразность использования ЛВС CITNet в качестве базовой при проектировании интегрированной ЛВС региона.

ЛВС CITNet, объединяющей на разных уровнях ЛВС различные информационные системы предприятий, в основном отводится роль сети интефации информационных систем, но эта система благодаря своиггу малому времени реакции, дешевизне, помехозащищенности, наличию мультипроцессоров асинхронных последовательных каналов и возможности интефации с другими ЛВС является эффективной и на нижних уровнях АСУ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В диссертационной работе решена актуальная задача построения информационной системы экологического мониторинга, основанной на создании распределенной интегрированной сети предприятий, и позволяющей проводить картирование изолиний полей концентраций основных вредных веществ по региону с целью получения информации о экологическом состоянии региона и принятия решений по природозащитным мероприятиям, что дает возможность снизить уровень загрязнения окружающей среды.

2. Разработана методика классификации геоэкологической информации, которая дает возможность получить однородные и квазиоднородпые классы геоэкологической информации.

3. Предложена методика оптимальной взвешенной интерполяции, позволяющая определить оптимальную геометрию опробывашш.

4. Разработана математическая модель' автоматизированной обработки геоэкологической информации, позволяющая построить карты изолиний полей концентраций основных вредных веществ, выбрасываемых горнодобыющими предприятиями, и служащая для отслеживания экологической ситуации и принятия природозащитных мероприятий.

5. На основе использования методов имитационного моделирования разработаны модели, с помощью которых можно проводить исследования и проектирование ЛВС с учетом таких необходимых факторов внедрения :

— допустимое количество повторов передачи пакетов;

— переполнение буферов приема и передачи;

— величина пакетов информации;

— размеры данных в сегментах;

— конфигурация последовательности соединения станций ЛВС и др.

6. Разработана методика создания интегрированной сети ЛВС предприятий региона, даны предложения по применению ЛВС CITNet в составе спецификации MAP/TOP д\я интегрированных информационных потоков предприятий, даны рекомендации по созданию ЛВС КАТК.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Федунец Н.И., Зайцева Е.В. Использование гибридного инте\лекта для решения задач экологического мониторинга угольной шахты.

— Сб. тезисов докладов Научно—технической конференции профессорско-преподавательского и инженерно-технического состава, г. Самара, 1994 г., с.52.

2. Федунец Н.И., Зайцева Е.В. Концепция анализа и прогнозирование экологической безопасности на основе имитационного моделирования. —Сб. тезисов докладов Научно-технической конференции "Диагностика, информатика и метрология 94", г. Санкт-Петербург, 1994 г., с.371.

3. Федунец Н.И., Зайцева Е.В. Проблемы создания информационных систем экологического мониторинга угледобывающего региона. —Сб. тезисов докладов Первого международного симпозиума "Интеллектуальные системы -94", г. Махачкала, 1994 г., с. 203.

4. Федунец Н.И., Редкозубов С.А., Зайцева Е.В Принципы построения интеллектуальных информационно — экологических систем на базе ЛВС.

— Сб. докладов Международной Академии Информатизации "Ииформа--

1У

ционные процессы, технологии, системы, коммуникации и сети", г.Москва, 1995 г., с.37.

5. Редкозубое СЛ., Федунец Н.И., Е.В.Зайцева Инженерный экологический мониторинг региона . —Сб. тезисов докладов Научно-технической конференции "Диагностика, информатика и метрология — 94", г.Санкт-Петербург, 1994 г., с.305.

6. Зайцева В.В. Проектирование интегральных локально-вычислительных систем предприятий. —Сб. тезисов докладов Научно-технической конференции "Диагностика, информатика и метрология — 94", г.Санкт —Петербург, г. 1994, с. 193.

7. Скороход Н.И., Скороход М.А., Зайцева Е.В. Экономическая эффективность рационального природопользования", —Сб. тезисов докладов Четвертой Всеукраинской студенческой научно — техническая конференции "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", г. Донецк, 1994 г., с. 120.

8. Федунец Н.И., Редкозубое С А., Зайцева Е.В. Принципы построения карт полей концентраций основных вредных веществ, выбрасываемых горнодобывающими предприятиями. —Сб. докладов Второй экологической конференции "Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов", г. Москва, 1995 г., с.296.

Пог.имсг.'Ю в готть • Формат дОкбО/и)

осл.'Г'М 1 п.л. зиз. Закаг

Тшгагра&кя Московского государственного горного •/иппгрппгота