Разработка базы данных мониторинга окружающей среды


ВВЕДЕНИЕ

Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния давно используется человеком для планирования своей деятельности. Уже более 100 лет наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся регулярно в цивилизованном мире. Это всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и некоторые другие виды наблюдений и измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо убеждать, что за состоянием природной среды надо постоянно наблюдать. Все шире становится круг наблюдений, число измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Все большей сложностью обладают проблемы, связанные с мониторингом окружающей среды.

Курсовой проект преследует цель оценить уровень подготовки студентов по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, полученные ими теоретические знания, приобретенные навыки самостоятельной работы, умение синтезировать полученные знания и применять их к решению практических задач.

Выполнение КП является одним из завершающих и наиболее значимым этапом обучения студентов по дисциплине "Разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем". Его конечным результатом является представление и защита оформленной соответствующим образом работы, в которой отражается содержание изучаемой дисциплины и качество подготовки специалистов этого направления.

Конечной целью КП является выявление уровня подготовки студента, степени готовности его к усвоению профессиональных знаний.

Основными задачами выполнения КП является:

    1. выявление понимания студентом основных проблем и перспектив развития технологии проектирования автоматизированных информационных систем; 2. выявление понимания студентом значимости своей будущей профессиональной деятельности, умения приобретать новые знания, особенно в области современных информационных технологий; 3. выявление умения работать с технической и нормативной документацией, а также четко излагать свои мысли; 4. выявление навыков решать поставленные практические задачи с использованием теоретических знаний; 1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Х

Сам термин "мониторинг" впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 году, а в 1972 году уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде). Однако такая система не создана по сей день из-за разногласий в объемах, формах и объектах мониторинга, распределении обязанностей между уже существующими системами наблюдений. Такие же проблемы и у нас в стране, поэтому, когда возникает острая необходимость режимных наблюдений за окружающей средой, каждая отрасль должна создавать свою локальную систему мониторинга.

Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.

Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.

1.

Технологии единого экологического мониторинга (ЕЭМ) охватывают разработку и использование средств, систем и методов наблюдений, оценки и выработки рекомендаций и управляющего воздействия в природно-техногенной сфере, прогнозы ее эволюции, энерго-экологические и технологические характеристики производственной сферы, медико-биологические и санитарно-гигиенические условия существования человека и биоты. Комплексность экологических проблем, их многоаспектность, теснейшая связь с ключевыми отраслями экономики, обороны и обеспечением защиты здоровья и благополучия населения требует единого системного подхода к решению проблемы.

Структуру единого экологического мониторинга можно представить сферами получения, обработки и отображения информации, сферами оценки ситуации и принятия решений.

Структурными звеньями любой системы ЕЭМ являются:

    - измерительная система; - информационная система, включающая в себя базы и банки данных правовой, медико-биологической, санитарно-гигиенической, технико-экономической направленности; - системы моделирования и оптимизации промышленных объектов; - системы восстановления и прогноза полей экологический и метеорологических факторов; - система принятия решений.

Построение измерительного комплекса систем ЕЭМ основывается на использовании точечного и интегрального методов измерений с помощью стационарных (стационарные посты наблюдения) и мобильных (автомобили-лаборатории и аэрокосмические средства) систем. Следует отметить, что аэрокосмические средства привлекаются лишь при необходимости получения крупномасштабных интегральных показателей о состоянии окружающей среды.

Получение информации обеспечивается тремя группами приборов, измеряющими: метеорологические характеристики (скорость и направление ветра, температуру, давление, влажность атмосферного воздуха и пр.), фоновые концентрации вредных веществ и концентрации загрязняющих веществ вблизи источников загрязнения окружающей среды.

Использование в измерительном комплексе современных контроллеров, решающих вопросы сбора информации с датчиков, первичной обработки и передачи информации потребителю с помощью модемной телефонной и радио связи или по компьютерным сетям, значительно повышает оперативность системы.

Региональная подсистема ЕЭМ предполагает работу с большими массивами разнообразной информации, включающими данные: по структуре энергопроизводства и энергопотребления региона, гидрометеорологических измерений, о концентрациях вредных веществ в окружающей среде; по итогам картографирования и аэрокосмического зондирования, о результатах медико-биологических и социальных исследований и др.

Одной из основных задач в этом направлении является создание единого информационного пространства, которое может быть сформировано на основе использования современных геоинформационных технологий. Интеграционный характер геоинформационных систем (ГИС) позволяет создать на их основе мощный инструмент для сбора, хранения, систематизации, анализа и представления информации.

ГИС имеют такие характеристики, которые с полным правом позволяют считать эту технологию Основной для целей обработки и управления мониторинговой информацией. Средства ГИС намного превосходят возможности обычных картографических систем, хотя, естественно, включают и все основные функции получения высококачественных карт и планов. В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа любых распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных. При необходимости визуализировать имеющуюся информацию в виде карты с графиками или диаграммами, создать, дополнить или видоизменить базу данных пространственных объектов, интегрировать ее с другими базами -- единственно верным решением будет обращение к ГИС.

Только с появлением ГИС в полной мере реализуется возможность целостного, обобщенного взгляда на комплексные проблемы окружающей среды и экологии.

ГИС становится основным элементом систем мониторинга.

Система единого экологического мониторинга предусматривает не только контроль состояния окружающей среды и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на ситуацию. Используя верхний иерархический уровень ЕЭМ (сфера принятия решения), а также подсистему экологической экспертизы и оценки воздействия на окружающую среду, появляется возможность управления источниками загрязнения на основании результатов математического моделирования промышленных объектов или регионов. (Под математическим моделированием промышленных объектов понимается моделирование технологического процесса, включая модель воздействия на окружающую среду.)

Система единого экологического мониторинга предусматривает разработку двухуровневых математических моделей промышленных предприятий с различной глубиной проработки.

Первый уровень обеспечивает детальное моделирование технологических процессов с учетом влияния отдельных параметров на окружающую среду.

Второй уровень математического моделирования обеспечивает эквивалентное моделирование на основе общих показателей работы промышленных объектов и степени их воздействия на окружающую среду. Эквивалентные модели необходимо иметь прежде всего на уровне администрации региона с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки, а также определения размера затрат на уменьшение количества вредных выбросов в окружающей среде.

Моделирование текущей ситуации позволяет с достаточной точностью выявить очаги загрязнения и выработать адекватное управляющее воздействие на технологическом и экономическом уровнях.

При практической реализации концепции единого экологического мониторинга не следует забывать: о показателях точности оценки ситуации; об информативности сетей (систем) измерений; о необходимости разделения (фильтрации) на отдельные составляющие (фоновые и от различных источников) загрязнения с количественной оценкой; о возможности учета объективных и субъективных показателей. Данные задачи решает система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов.

Таким образом, единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологических ситуаций в различных регионах России.

1.

В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры:

    - выделение (определение) объекта наблюдения; - обследование выделенного объекта наблюдения; - составление информационной модели для объекта наблюдения; - планирование измерений; - оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели; - прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения; - представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до потребителя.

Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности и экологической безопасности своевременной и достоверной информацией, позволяющей:

    - оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека; - выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются; - создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.

Исходя из этих трех основных целей экологический мониторинг должен быть ориентирован на ряд показателей трех общих видов: соблюдения, диагностики и раннего предупреждения.

Кроме приведенных выше основных целей экологический мониторинг может быть ориентирован на достижение специальных программных целей, связанных с обеспечением необходимой информацией организационных и других мер по выполнению конкретных природоохранительных мероприятий, проектов, международных соглашений и обязательств государств в соответствующих областях.

1.4

Основные задачи экологического мониторинга:

    - наблюдение за источниками антропогенного воздействия; - наблюдение за факторами антропогенного воздействия; - наблюдение за состоянием природной седы и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия; - оценка фактического состояния природной среды; - прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне промышленного объекта, города, района, области, края, республики в составе федерации.

Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при ее движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с помощью понятия информационного портрета экологической обстановки. Последний представляет собой совокупность графически представленных пространственно распределенных данных, характеризующих экологическую обстановку на определенной территории, совместно с картоосновой местности.

Разрешающая способность информационного портрета зависит от масштаба используемой картоосновы. При движении экологической информации от локального уровня (город, район, зона влияния промышленного объекта и т. д.) к федеральному масштаб картоосновы, на которую эта информация наносится, увеличивается, следовательно, меняется разрешающая способность информационных портретов экологической обстановки на разных иерархических уровнях экологического мониторинга. Так, на локальном уровне экологического мониторинга в информационном портрете должны присутствовать все источники эмиссий (вентиляционные трубы промышленных предприятий, выпуски сточных вод т. д.). На региональном уровне близко расположенные источники воздействия "сливаются" в один групповой источник. В результате этого на региональном информационном портрете небольшой город с несколькими десятками эмиссии выглядит как один локальный источник, параметры которого определяются по данным мониторинга источников.

На федеральном уровне экологического мониторинга наблюдается еще большее обобщение пространственно распределенной информации. В качестве локальных источников эмиссии на этом уровне могут играть роль промышленные районы, достаточно крупные территориальные образования. При переходе от одного иерархического уровня к другому обобщается не только информация об источниках эмиссии, но и другие данные, характеризующие экологическую обстановку.

1.5

При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация:

    - источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду -- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами; сбросы сточных вод в водные объекты; поверхностные смывы загрязняющих и биогенных веществ в поверхностные воды суши и моря; внесение на земную поверхность и (или) в почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности; места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов; техногенные аварии, приводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и (или) разливу жидких загрязняющих и опасных веществ и т. д.; - переносы загрязняющих веществ -- процессы атмосферного переноса; процессы переноса и миграции в водной среде; - процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ -- миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов; биохимический круговорот и т. д.; - данные о состоянии антропогенных источников эмиссии -- мощность источника эмиссии и месторасположение его, гидродинамические условия поступления эмиссии в окружающую среду.

В зоне влияния источников эмиссии организуется систематическое наблюдение за следующими объектами и параметрами окружающей природной среды.

    1. Атмосфера: химический и радионуклидный состав газовой и аэрозольной фазы воздушной сферы; твердые и жидкие осадки (снег, дождь) и их химический и радионуклидный состав; тепловое и влажностное загрязнение атмосферы. 2. Гидросфера: химический и радионуклидный состав среды поверхностных вод (реки, озера, водохранилища и т. д.), грунтовых вод, взвесей и данных отложений в природных водостоках и водоемах; тепловое загрязнение поверхностных и грунтовых вод. 3. Почва: химический и радионуклидный состав деятельного слоя почвы. 4. Биота: химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ, домашних и диких животных, птиц, насекомых, водных растений, планктона, рыб. 5. Урбанизованная среда: химический и радиационный фон воздушной среды населенных пунктов; химический и радионуклидный состав продуктов питания, питьевой воды и т. д. 6. Население: характерные демографические параметры (численность и плотность населения, рождаемость и смертность, возрастной состав, заболеваемость, уровень врожденных уродств и аномалий); социально-экономические факторы.

Системы мониторинга природных сред и экосистем включают в себя средства наблюдения: экологического качества воздушной среды, экологического состояния поверхностных вод и водных экосистем, экологического состояния геологической среды и наземных экосистем.

Наблюдение в рамках этого вида мониторинга проводятся без учета конкретных источников эмиссии и не связаны с зонами их влияния. Основной принцип организации -- природно-экосистемный.

Целями наблюдений, проводимых в рамках мониторинга природных сред и экосистем, являются:

    - оценка состояния и функциональной целостности среды обитания и экосистем; - выявление изменений природных условий в результате антропогенной деятельности на территории; - исследование изменений экологического климата (многолетнего экологического состояния) территорий.

В заключение следует отметить, что в отдельных регионах разрабатывают мониторинг экологического состояния геологической среды, мониторинг экологического состояния поверхностных вод и связанных с ним экосистем.

На территории Российской Федерации функционирует ряд систем мониторинга загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов.

1.

Базы данных (БД) составляют в настоящее время основу компьютерного обеспечения информационных процессов, входящих практически во все сферы человеческой деятельности.

Действительно, процессы обработки информации имеют общую природу и опираются на описание фрагментов реальности, выраженное в виде совокупности взаимосвязанных данных. Базы данных являются эффективным средством представления структур данных и манипулирования ими. Концепция баз данных предполагает использование интегрированных средств хранения информации, позволяющих обеспечить централизованное управление данными и обслуживание ими многих пользователей. При этом БД должна поддерживаться в среде ЭВМ единым программным обеспечением, называемым системой управления базами данных (СУБД). СУБД вместе с прикладными программами называют банком данных.

Одно из основных назначений СУБД - поддержка программными средствами представления, соответствующего реальности.

Предметной областью называется фрагмент реальности, который описывается или моделируется с помощью БД и ее приложений. В предметной области выделяются информационные объекты - идентифицируемые объекты реального мира, процессы, системы, понятия и т. д., сведения о которых хранятся в БД.

В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то, что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. В качестве такого объекта мы выберем СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office.

    2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 2.1

Разработку информационного обеспечения АРМ проведем на базе системы управления базами данных (СУБД) Access XP из состава выбранного интегрированного пакета Microsoft Office XP.

СУБД Access предназначена для разработки баз данных реляционного типа для локального их использования на персональных компьютерах и для работы с этими базами.

При проектировании базы данных, в первую очередь, необходимо определить, что именно нужно хранить.

Данная СУБД была выбрана по следующим причинам:

    § простота средств реализации, § легкость освоения инструментарием разработчика (VBA), § наглядность визуализации информации.

Также "Microsoft Access" предоставляет большое количество внутренних средств по оптимизации работы проектируемого приложения. К ним относятся:

    § загрузка модулей по требованию; § оптимизация дерева вызовов; § использование файлов MDE; § автоматическая поддержка компилированного состояния; § использование библиотек Windows API; § индивидуальная настройка системы; § эффективное использование индексов; § встроенный оптимизатор запросов.

Система управления базами данных (СУБД) обычно поддерживает 4 основных типа отношений между таблицами:

    - один-к-одному (одной записи в первой таблице соответствует одна запись во второй); - один-ко-многим (одной записи в первой таблице соответствует много записей во второй); - много-к-одному (многим записям в первой таблице соответствует одна запись во второй); - много-ко-многим (одной записи в первой таблице соответствует много запией во второй и одной записи во второй таблице соответствует много записей в первой).

Вся информация вводится через экранную форму. Используется следующая условно-постоянная информация.

Для решения поставленной задачи необходимо создать таблицы.

Организация введения данных происходит после установления курсора в нужное место и набором необходимой информации с клавиатуры. Удаление записи происходит так: мышкой выделяется необходимая запись и удаляется при помощи клавиш Delete или Backspace или Правка/Удалить.

Организация поиска и обработки данных осуществляется с помощью запросов.

Технологическое обеспечение включает описание организации технологии сбора, передачи, обработки и выдачи информации и отражает последовательность операций, начиная от способа сбора первичной информации, включающей два типа документов (документы, данные из которых используются для корректировки НСИ и документы, представляющие оперативную информацию, используемую для расчетов) и заканчивая формированием результатной информации, ее передачи и мероприятиям по переходу на новую отчетную дату. Затем приводится схема технологического процесса сбора, передачи, обработки и выдачи информации и инструкционные карты основных операций технологического процесса, отражающие пооперационное описание технологии.

Для работы с программным продуктом используется простой, интуитивно понятный интерфейс. Последовательность работы с объектами формы определяется доступностью командных кнопок, целостность данных определяется набором используемых в программе проверок.

После запуска программы на экране появляется главная форма.

Главная форма программы

Командные кнопки используются для выбора режима работы программы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создание АИС способствует повышению эффективности производства экономического объекта и обеспечивает качество управления.

Результатом данного курсового проекта являлась разработка системы автоматизированного электронного документооборота для заданного предприятия, позволяющая оптимизировать движение документов в соответствии с рациональной организацией труда.

Использование данной системы в реальных условиях позволит повысить эффективность работы, уменьшить издержки, снизить трудоемкость выполняемых операций.

Включение электронных документов в делопроизводственный цикл позволяет перейти на качественно новый уровень эффективности работы с документами, поскольку технологии работы с ними (редактирование, перемещение, тиражирование и др.) принципиально более эффективны.

АС ДОУ создает основу для интеграции всех документационных технологий в единый комплекс, включая средства сканирования документов и распознавания текстов, средства обработки и пересылки электронных документов, приема и передачи факсимильной информации, печати и тиражирования документов и т. д.

Использование данной автоматизированной системы электронного документооборота в реальных условиях приведет к улучшению ряда экономических показателей:

    - улучшение значений показателей качества обработки информации (повышение степени достоверности обработки информации, степени ее защищенности, повышение степени автоматизации получения первичной информации); - увеличение числа обслуживаемых клиентов.

К составляющим эффективность при использовании данной системы электронного документооборота можно отнести также следующее:

    - во всех подразделениях и в организации в целом вводится унифицированная, формализованная и строго регламентированная технология делопроизводства; - организация становится полностью управляемой. Появляется возможность ответить на любой вопрос по документам и исполнителям, осуществлять анализ и управление документационной деятельностью; - система автоматизации делопроизводства, по сути, является носителем строго формализованной и документированной технологической информации о правилах и порядке работы с документами. В результате уменьшается зависимость организации от персонала как физического носителя технологических знаний и правил работы с документами. - создаются условия для резкого ускорения прохождения документов по организации, особенно при организации электронного документооборота. - минимизируется трудоемкость делопроизводственных операций. При этом, однако, надо иметь в виду, что необходимость ввода полной и точной информации о документе, скажем, при первичной регистрации может потребовать дополнительных усилий на некоторых рабочих мест, тогда как трудоемкость работы на других рабочих местах, использующих эту информацию, может сократиться, как показывает опыт, в несколько раз. - качественный выигрыш достигается организации взаимоувязанного электронного документооборота между организациями, поскольку полностью отпадают проблемы, связанные изготовлением и пересылкой бумажных документов, а затем -- в повторном вводе реквизитов текстов полученных документов.

Сегодня эффективность управленческой деятельности зависит в первую очередь от автоматизации всех управленческих процессов. Таким образом, успешная автоматизация управления предприятием будет зависеть от правильного выбора автоматизированной системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 320 с. 2. Бойко В. В., Савинков В. М. Проектирование баз данных информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1989. - 351 с. 3. Голицина О. Л., Максимов Н. В., Попов И. И. Базы данных: Учебное пособие. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003. - 352 с. 4. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. - М.: Мир, 1991. - 252 с. 5. Карпова Т. С. Базы данных: модели, разработка, реализация. - СПб.: Питер, 2002. - 304 с. 6. Кириллов В. В. Структуризованный язык запросов (SQL). - СПб.: ИТМО, 1994. - 80 с. 7. Корнеев И. К., Машурцов В. А. Информационные технологии в управлении. - М.: ИНФРА-М, 2001. - 158 с. 8. Мазур И. И., Молдаванов О. И., Шишов В. Н. Инженерная экология Общий курс: В 2 т. Т.1. Теоретические основы инженерной экологии: Учеб. Пособие для втузов/ Под ред. И. И. Мазура. -- М.: Высш. шк., 1996. 9. Протасов В. Ф., Молчанов А. В. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В. Ф. Протасова. -- М.: Финансы и статистика, 1995. 10. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Учебное пособие для системы повышения квалификации и переподготовки государственных служащих. Под общей редакцией проф. В. И. Данилова-Данильяна. -- М.: Изд-во МНЭПУ, 1997.

Похожие статьи




Разработка базы данных мониторинга окружающей среды

Предыдущая | Следующая