Комплекс информационных моделей обработки и анализа многомерных данных по технологическим параметрам процессов кондиционирования радиоактивных отходов

Актуальность темы

.

Очень сложной и до конца еще не решённой проблемой является обезвреживание и захоронение радиоактивных отходов. Общепризнанно, что избавление человечества от этих отходов — одна из самых острых экологических проблем.

В настоящее время разработаны многочисленные методы утилизации муниципальных радиоактивных отходов, т. е. отходов, не связанных с деятельностью АЭС и военно-промышленного комплекса. Это цементирование, остекловывание, битуминирование, сжигание в керамических камерах, кондиционирование с последующим перемещением продуктов переработки в специальные хранилища («могильники»).

Одним из предприятий, занимающихся захоронением и долговременным хранением радиоактивных отходов (РАО), является ГУП МосНПО «Радон», осуществляющее переработку, кондиционирование и долговременное технологическое хранение радиоактивных отходов в течение времени, за которое захороненные отходы перестанут быть источником опасности для человека и окружающей среды.

В связи с постоянно нарастающим объёмом использованных радиоактивных веществ, подлежащих утилизации, и увеличением в связи с этим количества хранилищ, в связи с длительным периодом дезактивации радиоактивных отходов, огромное значение приобретает вопрос накопления достоверной подробной информации обо всех параметрах технологических процессов, проводимых в процессе кондиционирования и обеспечение её надёжного долговременного хранения.

Это необходимо для оперативного предотвращения возможных нештатных или аварийных ситуаций в отдаленном будущем.

Решение накопления и централизованного хранения информации требует разработки надёжного аппаратного обеспечения, выполняющего бесперебойную передачу и хранение информации, резервное копирование и экспорт данных в открытые форматы для перспективной совместимости, а также разработки регламентов информационного взаимодействия.

Цель и задачи работы.

Целью работы является создание информационной системы для обеспечения надёжности хранения и обработки информации на всех стадиях жизненного цикла информационных систем, разработанных для обеспечения экологической безопасности предприятий по кондиционированию и долговременному технологическому хранению радиоактивных отходов, а также разработка регламентов информационного взаимодействия для обеспечения бесперебойной работы системы.

Методы исследования.

В основу решения поставленных задач положены методы системного анализа (декомпозиция, классификация, иерархическое упорядочение, абстрагирование, формализация, композиция, моделирование), методология функционального моделирования ЮЕРО, методология моделирования потоков данных РРР, методология проектирования баз данных ЮЕР1Х, теория реляционных баз данных и хранилищ данных.

Научная новизна.

1. Выполнен системный анализ технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

2. Разработаны функциональные модели технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

В. Разработаны модели потоков данных для заполнения хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

4. Разработана многомерная информационная модель хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов.

Практическая значимость результатов работы.

Разработаны схемы резервирования, долговременного хранения и экспорта данных из хранилища данных на внешние носители;

Определено минимальное время хранения информации о кондиционированных РАО.

Разработаны регламенты обработки информации для технологических процессов кондиционирования РАО;

Апробация работы.

Материалы диссертации были представлены на XII международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технояогии-2008» (ВлГТУ, Волгоград) и III Молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2009» (МИТХТим. М. В. Ломоносова, Москва).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано б работ, включая 2 статьи в журналах и сборниках трудов, входящих в перечень периодических научных изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, 2 статьи в сборниках научных трудов и 2 тезисов докладов в трудах всероссийских и международных научно-технических конференций.

Вывод:

Тенденции развития электронных микропроцессоров свидетельствуют о том, что новый продукт появляется на рынке в среднем 1 раз в полтора года, а аппаратная поддержка предыдущих версий процессоров имеет место в течение пяти лет с момента появления на рынке.

По итогам анализа истории развития основных элементов аппаратной конфигурации, включая приведённые выше, а также основные интерфейсы и форм-факторы, можно установить срок регулярного обновления через 5 лет. При этом желательно использовать комплектующие, представленные на рынке не менее 6 месяцев, в связи с возможным проявлением скрытых конструктивных дефектов или других факторов, критически влияющих на перспективу долгосрочного использования комплектующих.

4.3.5. Регламенты резервного копирования и экспорта данных.

Резервное копирование информации необходимо для обеспечения возможности считать информацию в будущем в случае реализации угроз целостности или доступности информации в основной информационной системе.

К основной информационной системе относятся хранилище данных, содержащее полную информацию обо всех процессах переработки и параметрах хранения, параметрах установок и т. п., а также операционные реляционные СУБД, предназначенные для обслуживания ввода информации в хранилище данных и выполнение запросов, связанных с формированием, хранением и выводом обобщённой информации, необходимой для анализа работы предприятия, поддержки принятия решений об изменении технологических процессов, анализа и предсказания аварийных ситуаций. Все этапы резервирования используют данные, полученные на предыдущем этапе, таким образом, снимается нагрузка с основных серверов, и проводится дополнительная проверка целостности информации и возможности её восстановления.

Первый этап резервирования предусматривает работу серверов репликации, содержащих копию (с учётом задержки на отработку по журналу транзакций) текущего состояния хранилища данных и дублирующий в независимой конфигурации с меньшим числом физических серверов основной кластер. Резервирование на этом этапе осуществляется в полностью автоматическом режиме, вмешательства пользователей и администраторов не требуется.

Второй этап резервирования включает осуществляемый по расписанию экспорт данных в простой текстовый формат с разметкой, соответствующей стандарту XML. Процесс осуществляется при помощи программного обеспечения, выполняемого на резервном сервере один раз в сутки в 3:00 часа. Это связано с тем, что время выбирается таким образом, чтобы в период выполнения резервного копирования не осуществлялось операций, связанных с внесением изменений в структуру и объём данных. Текстовые данные архивируются с избыточностью архива для восстановления в случае частичного повреждения. Данные за каждый день хранятся в отдельных архивах.

Третий этап предусматривает ежемесячное копирование архивов с данными в формате XML на резервный носитель — BD диски в 2 экземплярах, обслуживаемые роботизированной библиотекой. Такая форма хранения информации является конечной и была выбрана в связи с тем, что BD диски имеют достаточно большой (100 лет) срок хранения без потери информации, относительно высокий уровень защиты от неблагоприятных внешних воздействий.

Каждые 30 лет данные, хранящиеся на ЕЮ дисках извлекаются, проходят г проверку целостности, и записываются на новый носитель. Ежегодно по расписанию, ПО, обслуживающее хранилище данных удаляет из хранилища детальные данные о параметрах переработки и захоронения РАО, содержащиеся в записях старше 50 лет. В течение 20 лет после удаления из хранилища, данные остаются доступными в виде архива файл-сервера, после чего существуют только в виде архивов на ВЭ дисках.

Обобщённые данные хранятся в СУБД для расчёта обобщённых показателей хранения, и срок давности определяет только уровень агрегации данных. В рамках данной работы этот вопрос детально не рассматривался.

В случае возникновения аварийных ситуаций, данные со сроком давности 0−30 лет для точного анализа обстановки восстанавливаются из резервного хранилища, со сроком 30−50 лет — из архивов файл-сервера, боле старые данные восстанавливаются с дополнительного носителя.

4.3.6. Регламенты информационного взаимодействия.

Первичная информация поступает на предприятие на бумажном носителе.

Для помещения записи о переработке и захоронении РАО, необходимо выполнение ряда этапов по обработке информации, частично связанных с технологическими процессами.

1. Создание записи в соответствии с паспортом партии РАО — оператор

2. Ввод информации с бумажного носителя — оператор

3. Проверка и подтверждение введённой информации — оператор

4. Ввод информации о результатах сортировки — оператор

5. Перемещение информации в запись сортированных РАО, подготовленных к технологическому процессу переработки — оператор

6. Ввод информации о технологических параметров установки — оператор + И С предприятия.

7. Ввод информации о результатах переработки и выходных параметрах РАО — оператор + ИС предприятия.

8. Формирование записи о кондиционируемых РАО — оператор

9. Очистка информации, включающая удаление информации, не имеющей значения для хранения, сравнение и проверку информации о переработанных РАО на предмет выявления возможных ошибок оператора — ПО сервера ХД.

10. Помещение информации в хранилище данных.

11. Формирование обобщённых показателей для анализа эффективности работы предприятия и помещение информации в реляционную СУБД.

Заключение

.

В диссертационной работе получены следующие результаты:

Выполнен системный анализ технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработаны функциональные модели технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработаны модели потоков данных для заполнения хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработана многомерная информационная модель хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработаны схемы резервирования, долговременного хранения и экспорта данных из хранилища данных на внешние носители;

Определено минимальное время хранения информации о кондиционированных РАО;

Разработаны регламенты обработки информации для технологических процессов кондиционирования РАО.