<<
>>

3.1. Обобщенная схема обработки информации в СПК.

Решение широкого круга задач, поставленных перед СПК (раздел 1.5),

обеспечивается проведением одновременного непрерывного измерения в реальном масштабе времени в режиме движения судна-носителя большого числа физикохимических параметров водной среды.

Огромный объем получаемой при этом информации (до 30-ти непрерывно получаемых

⅛ характеристик на каждом из горизонтов измерения) вызвал необходимость

разработки новых специальных методов и алгоритмов автоматической обработки и анализа этой информации, представления результатов измерений в удобном для восприятия оператором виде, архивирования результатов измерений и документирования итогов работ. Реализация этих методов и алгоритмов потребовала широкого использования современной вычислительной техники и разработки соответствующего программно­математического обеспечения.

Предложенная в ходе создания СПК организация обработки

# информации в комплексе базируется с одной стороны на достаточно

традиционных методах и алгоритмах, относящихся к определению в дискретных пробах отдельных показателей состава и свойств воды, но трансформированных к автоматическому непрерывному по ходу движения судна режиму измерений. С другой стороны - потребовала разработки специальных методов, связанных с использованием качественно новых особенностей СПК таких, как многоканальность, мобильность, многогоризонтность (измерение одновременно на разных глубинах) и т.д. В первом случае речь идет, например, об определении концентрации ЗВ с использованием фотометрического или ионометрического детекторов, где методы и алгоритмы основываются на известных физических законах (в приведенном примере закон Бугера - Ламберта — Бера и уравнение Нернста [134]) или известных соотношениях при вычислении солености по

измеренным значениям температуры и удельной электрической 01 проводимости [135].

Во втором случае речь идет о разработке новых

специальных методов и алгоритмов, использующих приведенные выше особенности СПК и обеспечивающих, в частности, непосредственно на борту судна автоматическое выделение аномальных участков, картирование результатов многокомпонентных измерений, оконтуривание и нанесение на карту зон с аномальными значениями параметров, формирование обобщенных характеристик качества вод в акватории, оценку объема сброшенных ЗВ, межканальную обработку, классификацию источника

загрязнения по типу - мобильный или стационарный и т.д. [43, 99-101].

* Организация обработки информации в СПК должна обеспечивать

решение поставленных задачи в различных режимах работы - при патрулировании на разных скоростях хода, при работе в режиме позиционирования - в точке на якорной стоянке или в дрейфе, на переходах в район патрулирования и т.д. Такое разнообразие видов и режимов работы требует большой гибкости и оперативности в организации обработки информации в комплексе, что может быть достигнуто тем, что оператору предоставляется возможность подключения тех или иных измерительных каналов в зависимости от решаемой задачи и условий работы, и обеспечивается возможность широкого варьирования способов поканальной и межканальной обработки.

Укрупненная схема обработки информации в комплексе с учетом сформулированных требований приведена на рисунке 5.П (см. Приложение).

Разработанные алгоритмы по своему функциональному назначению могут быть разбиты на следующие группы:

- алгоритмы определения ГФХП, измеряемых с помощью погружных датчиков;

- алгоритмы вычисления непосредственно не измеряемых показателей свойств воды;

- алгоритмы определения концентрации ЗВ с помощью проточных анализаторов;

- алгоритмы определения параметров радиационной обстановки;

• - алгоритмы обработки информации канала ультразвукового зондирования толщи воды (УЗК);

- алгоритмы обработки информации оптического локатора поверхности

воды;

- алгоритм определения местонахождения ТПА;

- алгоритмы автоматического выделения аномалий;

- алгоритмы визуализации, документирования и архивирования информации;

- алгоритмы анализа результатов измерений, базирующиеся на специфических характеристиках СПК (мобильность, многогоризонтность, многопараметрический характер информации и др.).

Входными данными для алгоритмов определения физикохимических параметров воды являются сигналы, пропорциональные напряжению с чувствительных элементов соответствующих погружных датчиков. Пересчет величин напряжений в размерные значения физикохимических показателей свойств воды производится по соответствующим алгоритмам с учетом констант, определенных при метрологической аттестации измерительных f каналов. Таким образом определяются значения температуры, удельной

электропроводимости воды, массовой концентрации растворенного в воде кислорода, водородного показателя, а также окислительно- восстановительного потенциала. Аналогичным образом функционируют алгоритмы определения удельной радиоактивности воды и мощности

экспозиционной дозы гамма-излучения воздуха.

Наряду с перечисленными непосредственно измеряемыми параметрами водной среды в комплексе предусмотрена возможность определения расчетным путем непосредственно не измеряемых параметров воды. Такими

• параметрами являются соленость (степень минерализации) воды, которая определяется с помощью соответствующего алгоритма по результатам измерения температуры и удельной электропроводимости воды, и

относительное содержание растворенного кислорода, вычисляемое по измеренной массовой концентрации растворенного кислорода, температуре и солености (степени минерализации) воды.

Алгоритмы обработки информации от проточных анализаторов обеспечивают проведение расчета концентрации загрязняющих веществ в потоке воды, поступающей на борт судна с помощью системы непрерывного пробоотбора.

Алгоритмы обработки информации УЗК обеспечивают автономную обработку, визуализацию и архивирование информации этого канала.

Алгоритм обработки информации оптического локатора водной поверхности обеспечивает автоматическое определение наличия на поверхности воды нефтяной пленки по уровню коэффициента отражения светового потока от водной поверхности.

Перечисленные алгоритмы позволяют определять физикохимические параметры водной среды в реальном масштабе времени.

Общее число одновременно определяемых параметров в комплексе с учетом многогоризонтной структуры СГІК может превышать несколько десятков. Это очень большой объем информации, который в непосредственном виде труден для восприятия оператором. В связи с этим в системе предусмотрен ряд алгоритмов, которые обеспечивают автоматический анализ текущих результатов измерений и их представление в виде, удобном для восприятия оператором. В числе этих алгоритмов в системе используются алгоритмы автоматического выделения аномальных зон и определения их параметров (длительности, максимального и среднего значения измеряемого показателя в аномалии и некоторых других). В системе используются различные типы таких алгоритмов - алгоритмы, выделяющие аномалии относительно заданных фиксированных порогов, и алгоритмы с адаптивными порогами, которые автоматически подстраиваются под усредненный фоновый уровень. Для повышения эффективности выделения аномальных участков используются алгоритмы межканальной обработки информации,

обеспечивающие совместный анализ информации по совокупности • выбранных оператором каналов.

Для оперативного расчета величин причиняемого ущерба в комплексе используется алгоритм определения объема нефти в покрытом нефтяной пленкой пятне, а также оценки массы сброса загрязняющего вещества по результатам измерения его концентрации.

Используемые в системе алгоритмы обеспечивают разнообразные методы визуализации информации, автоматическое наложение результатов на электронную карту. Автоматическая привязка всех результатов измерений ко времени и к географическим координатам места измерения обеспечивается с помощью информации спутниковой навигационной системы.

Интерфейс "Оператор-система" обеспечивает мультивариантное представление информации, что дает возможность оператору выбрать тот вид представления, который он сочтет удобным для анализа поступающей информации, при этом обеспечивается легкость и удобство перехода от одного вида представления к другому и возврат к исходному варианту.

В СПК предусмотрено ведение электронного вахтенного журнала, в который автоматически заносятся все выделенные аномальные участки с привязкой ко времени и к координатам места, с указанием основных статистических параметров этих аномалий. Оператор может внести в вахтенный журнал вручную дополнительные записи. Эти записи также автоматически привязываются ко времени и местоположению судна в момент записи. Все текущие результаты измерений автоматически записываются в электронный архив с привязкой к географическим координатам и времени и могут быть использованы в дальнейшем в береговых центрах для детальной обработки и анализа.

!* Рассмотрим отдельные группы алгоритмов более подробно.

<< | >>
Источник: Гуральник Дмитрии Леонтьевич. Создание и Внедрение В практику экологического контроля и мониторинга судовых природоохранных комплексов [Электронный ресурс]: Дис. ... д-ра техн. наук : 03.00.16, 05.11.13 .-М.: РГБ, 2005. 2005

Скачать оригинал источника

Еще по теме 3.1. Обобщенная схема обработки информации в СПК.:

  1. Глава 21. МЕДИКО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
  2. 2.1.1. СУЩНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ РСЧС И ГО
  3. Я-схемы
  4. Схемы
  5. Билет 33. Когнитивно-поведенческое направление в психотерапии.
  6. Блок приема, переработки и хранения информации
  7. Основные принципы обработки информации при помощи табличного процессора Microsoft Excel
  8. Автоматизация извлечения информации и знаний из экспериментальных данных
  9. Оглавление
  10. ВВЕДЕНИЕ
  11. 2.1. Концепция (методология) оперативного контроля экологического состояния водных объектов на основе судовых природоохранных комплексов (СПК).
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -