Информационно-аналитическая система сбора и обработки данных о химических загрязнениях природной среды для управления экологической ситуацией на объектах газотранспортных систем

На современном этапе развития нефтегазовой промышленности функционирование объектов добычи, переработки и транспорта нефти и газа невозможно без учета состояния природной среды в местах размещения таких объектов, оценки влияния этих объектов на состояние природной среды. Необходимым условием управления безопасностью строительства и эксплуатации объектов нефтегазового комплекса является комплексный анализ экологической ситуации, инженерно-технологических решений, состояния технологического оборудования, реальных режимов эксплуатации объектов, источников техногенного воздействия на природную среду. Такой анализ требует своевременного и эффективного информационного обеспечения, включающего обработку разнородных данных: технических, экологических, диспетчерских, управленческих и др., причем обрабатываемые данные носят как оперативный, так и ретроспективный характер.

В настоящее время ОАО «Газпром» разрабатывается система производственного экологического мониторинга (ПЭМ), включающая в себя комплекс информационно-аналитическую структур для контроля за состоянием природной среды в местах размещения объектов газовой промышленности. Дальнейшим развитием этой системы является интеграция систем экологического мониторинга, технической диагностики оборудования и автоматизированных систем управления технологическим процессами в единые комплексные системы управления производством и природоохранной деятельностью предприятий газовой промышленности.

В связи с этим представляется актуальной разработка информационно-аналитической системы, реализующей интегрированную информационную технологию сбора, накопления и обработки данных о всех аспектах состояния природной среды в местах размещения объектов газовой промышленности.

Целью работы является создание интегрированной информационно-аналитической системы сбора, накопления и обработки данных, обеспечивающей комплексную информационную поддержку управления экологической ситуацией на объектах газотранспортных систем.

Для достижения указанной цели ставятся и решаются следующие задачи:

• анализ современных методических, программных и технологических средств сбора, накопления, обработки и распространения информационных ресурсов;

• разработка принципов построения и архитектуры интегрированной информационно-аналитической системы (ИАС) сбора, накопления и обработки данных;

• программно-техническая реализация ИАС;

• практическое применение ИАС.

В работе впервые получены следующие новые результаты:

• на основе анализа загрязняющих химических веществ, контролируемых в настоящее время на газотранспортных предприятиях, и методик их химико-аналитического контроля выявлена специфика воздействия газотранспортных предприятий на различные компоненты природной средыразработана методика структурирования подлежащих контролю химических веществ и методик контроля;

• разработана методика комплексной оценки источников выбросов и сбросов загрязняющих веществ объектов газотранспортных систем;

• разработана информационно-аналитическая система сбора и обработки данных о химических загрязнениях природной среды в местах расположения объектов газотранспортных систем;

• разработана система поддержки принятия решений для управления экологической безопасностью эксплуатации компрессорных станций магистральных газопроводов.

Результаты, полученные в работе, использованы.

• в нормативных и методических документах, в том числе стандартах газовой промышленности,.

• при проектировании систем производственного экологического мониторинга магистрального газопровода Ямал-Европа и магистрального газопровода «Россия — Турция» (кавказское направление);

• для экологического мониторинга строительства газопровода — отвода к гг. Архангельску и Северодвинску;

• при создании Надымского регионального информационно-аналитического центра производственного экологического мониторинга РАО «Газпром» .

Результаты работы обсуждались на:

• 7-м международном коллоквиуме по проблемам безопасности газопроводов высокого давления после длительной эксплуатации (Прага, март 1998);

• 8-й международной деловой встрече «Диагностика-98» (Сочи, апрель 1998);

• заседании секции «Экология и охрана окружающей среды» Научно-технического совета РАО «Газпром» (Саратов, июль 1998);

• ряде отраслевых научно-технических совещаний. Публикации.

Полученные в работе результаты изложены в 11 опубликованных работах.

Результаты работы использованы при создании Надымского регионального информационно-аналитического центра (РИАЦ) производственного экологического мониторинга РАО «Газпром». В рамках РИАЦ выполняется сбор и обработка экологической информации с 5 действующих предприятий газовой промышленности Надым-Пур-Тазовского газодобывающего района. В настоящее время введена в эксплуатацию первая очередь центра. В перспективе предусмотрена возможность увеличения объема информации, обрабатываемой Надымским РИАЦ ПЭМ, при строительстве новых газотранспортных систем на полуострове Ямал [18].

Источники поступления информации, используемой в рамках РИАЦ, подразделяются на несколько типов. В первую очередь, следует выделить источники первичной информации, представляющей собой данные режимных наблюдений (как правило, дискретная цифровая информация), а также в результаты дистанционного мониторинга (площадная, зачастую качественная информация, реже количественная). К этому же типу источников информации можно отнести сведения о состоянии окружающей среды, поступающие из различных организаций.

Одним из источников является информация, получаемая при работе космической системы спектрального зондирования по международной программе «АОЕОБ» по оценке эмиссии метана и оксидов азота на объектах РАО «Газпром». При этом каждые 40 суток поступают сведения о вертикальном распределении загрязнителей на высотах до 20−30 км с разрешением по вертикали до 300 м.

Особенностью данных, получаемых от источников первичной информации, является оперативность их получения, что позволяет использовать их непосредственно для обеспечения природоохранной деятельности, принятия решений, направленных на снижение негативного антропогенного воздействия на окружающую среду.

Ко второму типу информационных источников можно отнести банки данных архивной и фондовой информации различного, в том числе экологического, содержания. Это фиксированная информация, хранящаяся в законченном виде, что позволяет получать ее многократно, и используемая, как правило, при научно-информационной обработке экологических данных. Именно информация, поступающая из банков данных архивной и фондовой информации, позволяет проводить ретроспективные оценки изменения состояния окружающей среды, дает возможность оценивать тенденции развития экосистем, создает базу для разработки прогнозов и рекомендаций.

Третьим типом источников информации являются кадастры природных ресурсов, ведущихся различными ведомствами. Информация из этих источников представляет собой, как правило, результаты начальной обработки первичных данных и поступает в текстовом или цифровом виде. По своим свойствам эта информация занимает промежуточное положение между сведениями, поступающими из первого и второго типа источников информации — характеризуется значительной оперативностью, уступая однако при этом оперативности первичных данных, и представляет собой сведения многократного использования, но уступающие при этом по информативности архивным и фондовым данным.

Потребители информации РИАЦ также различаются по характеру использования получаемых данных. Выделим несколько способов использования информации РИАЦ:

• для оценки состояния окружающей среды и степени антропогенного воздействия на нее;

• для принятия решений по организации природопользования;

• для осуществления контроля природопользованием;

• для использованием в производственных целях;

• для архивирования.

В зависимости от способов использования определяются состав, объем и оперативность передачи информации тем или иным пользователям.

В РИАЦ данные, полученные от систем мониторинга отдельных промышленных объектов, подвергаются вторичной аналитической обработке по установленному регламенту или по специальному запросу конечных потребителей экологической информации, оценивается сопоставимость данных, а также производится:

• построение карт по данным наземных наблюдений;

• оцифровка аэрокосмических снимков, авторских карт с разрезами;

• картографическая привязка точечных данных.

Вторичная обработка включает в себя комплексный анализ точечной и плоскостной информации (карты, аэрофотоснимки) с построением пакета синтетических карт и разрезов на базе геоинформационных (ГИС) технологий. Результаты и процедура проведения анализа заносятся в банк данных и базу знаний, что позволит, со временем, организовать полуавтоматическую или автоматическую (с применением систем искусственного интеллекта) аналитическую обработку данных в повторяющихся ситуациях [19].

На основе информации, хранимой в банке данных в центре ПЭМ соответствующего уровня, по запросу или оговоренному регламенту подготавливаются оценки, прогнозы и рекомендации различного типа, адаптированные для использования в целях планирования и проведения природоохранных мероприятий РАО Газпром.

В состав компьютерного комплекса РИАЦ входит:

• компьютерное оборудование различного назначения, необходимое для решения специфичных задач, стоящих перед подразделениями РИАЦ и объединенное в единую систему посредством локальной вычислительной сети (ЛВС):

• программное обеспечение, предназначенное для решения общесистемных и офисных задач:

• прикладное программное обеспечение и информационные банки, предназначенные для решения задач по контролю экологического состояния технических и природных объектов, в том числе.

• средства обработки данных авиационного патрулирования;

• базы данных;

• геоинформационные системы;

• базы знаний, экспертные системы, системы поддержки принятия решений;

• программные средства численного моделирования процессов в геотехнических системах;

• прикладное программное обеспечение для статистической обработки данных, расчета тенденций изменения характеристик объектов окружающей среды, экономической оценки ущербов окружающей среды и т. п.;

• программы обработки данных дистанционного зондирования;

• системы управления электронным документооборотом.

Архитектура иформационно-аналитической подсистемы РИАЦ близка к архитектуре, предложенной в п. 2.3 и включает в себя подсистемы:

• сбора и передачи информации;

• научно-информационной обработки данных и обеспечения природоохранной деятельности предприятий РАО «Газпром» ;

• программно-техническую.

Особенностью региона является чрезвычайная восприимчивость природного комплекса к техногенным воздействиям, вызванная расположением месторождений в крайне суровых арктических условиях. Поэтому оценка воздействия на окружающую среду технических сооружений газотранспортных систем в этом районе включает в себя ряд специфических задач. В связи с этим в рамках ИАС выполнено расширение функций приложений, обеспечивающих мониторинг природной среды и расчеты оценок воздействия на среду объектов газотранспортных систем.

Пример результатов, полученных с помощью одного из проблемно-ориентированных приложений, связанного анализом распространения пятна загрязнения морской воды взвесями грунтов в Байдарацкой губе, представлен на рис. 4.1.

Рис. 4.1 Распространение пятна загрязнения морской воды взвесями грунтов в Байдарацкой губе.

Краткие выводы.

В четвертой главе описано внедрение результатов диссертационной работы:

• в нормативных и методических документах газовой промышленности.

• системы производственного экологического мониторинга газопроводов.

• в Надымском региональном информационно-аналитическом центре производственного экологического мониторинга РАО «Газпром» .

Заключение

.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

• выявлена специфика воздействия газотранспортных предприятий на различные компоненты природной средына основе разработанной методики составлен структурированный перечень подлежащих контролю химических веществ и методик контроля;

• разработана методика комплексной оценки источников выбросов и сбросов загрязняющих веществ для объектов газотранспортных систем;

• разработана информационно-аналитическая система (ИАС) сбора и обработки данных о химических загрязнениях природной среды в местах расположения объектов газотранспортных систем;

• разработаны модели данных для ИАС производственного экологического мониторинга объектов газотранспортных систем;

• разработана система поддержки принятия решений для управления экологической безопасностью эксплуатации компрессорных станций магистральных газопроводов;

• результаты, полученные в работе, использованы в нормативных и методических документах, в том числе отраслевых стандартах, при проектировании систем экологического мониторинга магистральных газопроводов Ямал-Европа и «Россия — Турция» (кавказское направление), строительстве газопровода — отвода к гг. Архангельску и Северодвинску, а также при создании Надымского регионального информационно-аналитического центра производственного экологического мониторинга РАО «Газпром» .