Идентификация источников загрязнения атмосферного воздуха при хранении сыпучих грузов в речных портах

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Охрана окружающей среды


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 629. 122. 502:7
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРИ ХРАНЕНИИ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ В РЕЧНЫХ ПОРТАХ
Трунин Е. Г., к.э.н., генеральный директор, ФАУ «Российский Речной Регистр», Россия, г. Москва
В статье рассматривается задача идентификации источников загрязнения атмосферного воздуха при хранении сыпучих грузов в речных портах. Предложен алгоритм решения этой задачи на основе метода распознавания образов.
Ключевые слова: порт- загрязнение- идентификация.
IDENTIFICATION OF SOURCES OF AIR POLLUTION DURING STORAGE BULK
CARGO IN RIVER PORTS
Trunin E., candidate of economic, director general, FAI «Russian River Register», Russia, Moscow
In the article considers the problem of identification of sources of air pollution during storage bulk cargo in river ports. An algorithm to solve this problem on the basis of image recognition is offered.
Keywords: port- pollution- identification.
Задача идентификации постоянно действующих источников загрязнения является одной из важнейших задач при прогнозировании состояния ОС. В данной работе рассмотрены вопросы разработки математического и алгоритмического обеспечения, связанные с идентификацией постоянно действующих источников загрязнения атмосферного воздуха речных портов.
Содержательная постановка данной задачи сводится к следующему. При известных химическом составе и концентрациях основных компонентов грузов, хранящихся открытым способом на территории порта, необходимо по результатам химического анализа образцов воздуха, отобранных на участке зоны функционирования станции контроля, в случае превышения концентраций по одному или нескольким загрязняющим веществам, определить участок хранения грузов, виновный в ухудшении качества воздуха. Задачу, поставленную таким образом, можно рассматривать как типичную задачу, решаемую с помощью методов распознания образов [1].
Формализованная постановка задачи идентификации источников загрязнения атмосферного воздуха для случая, когда апостериорная информация поступает в результате непосредственных наблюдений, может быть представлена в следующем виде.
Пусть каждый n-ый источник выбрасывает в воздух различное количество вредных примесей (WPn), характеризующихся своим составом примесей (Sn). Кроме того, каждый источник описывается своими заданными характеристиками (In) (размер штабелей хранения грузов Xn, Yn, Zn), характеристиками выброса (Wn) (средней скоростью выхода воздушной смеси). Совокупность перечисленных выше признаков формирует образ источника загрязнения атмосферы:
OIn = MWPn — - In -Wn -(Хя, Уя, Z")), n = 1N. (i)
Задачи идентификации источников загрязнения заключается в том, чтобы по значениям концентраций примесей по s-му загрязняющему веществу, полученным на k-ой станции контроля, распознать источник (источники), являющиеся виновниками загрязнения атмосферного воздуха. То есть сравнить образы проб (OPk) с образами источников (OI) и отнести источники загрязне-ния к определенным классам.
Для этого надо сформировать пространство образов проб (ОРк) (k = 1, K — количество станций контроля). Образ пробы формируется из образа станции контроля (OSk) и собственно пробы, характеризуемой значениями концентраций по всем s-ым примесям для k-ой станции контроля (Cks):
OPk = f5(OSk, Cks). (2)
Образ станции контроля формируется сле-дующими составляющими: пространственными координатами (хк, ук, zk), радиусом действия LLk- множеством составов примесей, концентрации которых могут быть замерены на данной станции Sk, и предельно допустимыми
концентрациями этих примесей (ПДЮ) (s = 1, S) — набором метеопараметров (МР), при которых станция фиксирует концентрации примесей от источников (температура (Т), скорость ветра (U), направление ветра (NV)) — вектором расстояний от k-ой станции контроля до n-го источника (LLk):
OSk=f6((xk, yk, zk), LLk, Sk, nMKs, MP (T, U, NV), LLkn ((xk, y ^zi)-(xй, Л, zй))),
k=1K, s = IS, n=IN. (3)
Окончательно выражение для определения образа пробы с учетом (3) можно переписать в следующем виде:
OPk = f7((xk, yk, zk), LLk, Sk, ПДКs, МР (Т, и, NV), LLkn, Cks), k = 1K, s = IS, n = IN. (4)
Решение задачи идентификации источников загрязнения на основе классификации образов для каждой k-ой станции контроля должно проводиться в следующей последовательности:
1. Если концентрации загрязняющих веществ (Cks), полученные на k-ой станции контроля по всем s-ым примесям, меньше ПДК (Cks & lt- ПДЮ), то нет необходимости сравнивать образ пробы, полученной на данной станции с образами источников.
2. Если хотя бы по одной или нескольким s-ым примесям значения концентраций, получен-ные на станции контроля, превышают или равны ПДК (Cks & gt- ПДЮ), то необходимо сравнить образ пробы по этим примесям с образами всех источников, которые могут выбрасывать данные примеси.
При этом должны сравниваться для заданного направления ветра (NV):
— расстояния от станций контроля до источников загрязнения (LLk) с радиусом действия k-ой станции контроля (LLk) и должны быть выявлены все источники, которые попадают в радиус действия станции при данном направлении ветра (формируется подмножество источников N'- множества N):
ЬЬк" & lt- ЬЬкдля заданных (хк, ук, г& quot-)-(Хп, уп,), пе {'-с N}- (5)
— расстояния Х !, на которых образуются максимальные концентрации по я-ым примесям от источников п подмножества N'- с радиусом действия станций контроля (ЬЬк).
Если Х ! & lt- ЬЬк — это расстояние соответствует спаду концентрации загрязняющего вещества на к-ой станции контроля и станция может зафиксировать превышение концентрации от п-го источника на расстоянии ЬЬк (С !(ЬЬк)). Если это значение превышает или равно ЦДК& quot-, то есть С !(ЬЬк) е& quot- ПДК'-, тогда и-ый источник будет являться возможным источником загрязнения, зарегистрированным станцией к. На основании этой информации формируется подмножество N подмножества N возможных источников загрязнения, то есть
n е {N& quot- с N'-}¦
Если же значение концентрации от п-го источника не будет превышать ПДК!, то есть С !(ЬЬк) & lt- ПДК!, такой источник не будет зафиксирован к-ой станцией контроля как возможный источник загрязнения.
Если Х ! & gt- ЬЬк — это расстояние соответствует росту концентрации загрязняющего вещества на к-ой станции контроля и станция также может либо зафиксировать источники загрязнения, если С !(ЬЬк) & gt- ПДК'-, либо не зафиксировать, если С !(ЬЬк) & lt- ПДК'-, как описано выше.
Поставленная задача идентификации источников загрязнения атмосферного воздуха как задача распознавания образов может решаться с использованием дискриминантного подхода и эвристического метода классификации образов [2].
Классами могут быть как одиночные источники загрязнения, так и группы источников загрязнения, для которых наблюдается превышение концентраций загрязняющих веществ по я-ой примеси (С !).
В качестве классификационных признаков при определении мер сходства предложены [2]:
1) абсолютные превышения ПДК (А !) —
2) относительные превышения ПДК (Оп!), то есть сравнение по безразмерным концентрациям по я-ым примесям:
Ons = Cns / ПДКs s = 1, S, n е {N& quot- с N}- (6)
n n
3) минимальное расстояние между станцией контроля с координатами (хк, ук^к) и точками, соответствующими расстояниям, на которых образуются максимальные концентрации по я-ой примеси от и-ых источников (Хш!п), П е {N& quot- С N'-}.
Согласно эвристическому методу классификации [1] решение задачи идентификации источников загрязнения сводится к определению минимального расстояния между точками в пространстве признаков, образованном соответственно абсолютными превышениями (А !), относительными превышениями (О !) или расстояниями ^ !). Для определения координат станции контроля следует также брать относительные превышения значений концентраций на к-ой станции контроля по я-ой примеси Оь:
г^кя ___
0ь -я = 1,, к = 1, К. (7)
ПДКя (7)
Все расчеты ведутся соответственно для ЦДК! м или ПДК! с.
Расстояние между станцией контроля к и источниками загрязнения п = 1, N определяются как среднеквадратичные расстояния в простран-стве относительных концентраций.
п, п=, к=1К, (8)
где хк, У, 2Ъ — пространственные координаты к-ой станции контроля в области относительных концентраций (Оь) по трем загрязняющим веществам (я = 1, $) — хп Уп, 2″ - пространственные координаты и-го источника в области относительных концентраций (Оп!). Минимальное из полученных расстояний соответствует источнику загрязнения атмосферного воздуха
Dn = min{C}
(9)
Задача (7) — (9) решается для каждой к-ой станции контроля.
Таким образом, на основе рассмотренных моделей и построенной методики (1)-(9) можно решать задачу идентификации источников загрязнения атмосферного воздуха на территории порта.
Литература:
1. Дж.Т. Ту, Р. К. Гонзалес. Принципы распознавания образов. — М. :Мир, 1978, 411с.
2. Егоров А. Ф., Савицкая Т. В., Барковская Т. Ю. Идентификация источников загрязнения атмосферного воздуха с использованием методов распознавания образов //Химическая промышленность, 2001, № 9, с. 31−39.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой