Description:

В.А. Немтинов, "Информационный анализ и моделирование объектов природно-промышленной системы", Москва, "Издательство Машиностроение-1", 2005. Рецензенты: Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компьютерных интегрированных систем РХТУ им. Д.М. Менделеева А.Ф. Егоров Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компьютерного и математического моделирования ИМФИ ТГУ им. Г.Р. Державина А.А. Арзамасцев Немтинов В.А., "И74 Информационный анализ и моделирование объектов природно-промышленной системы". М.: «Издательство Машиностроение-1», 2005, 112 с. В монографии на примере решения задачи синтеза системы обезвреживания сточных вод промышленных предприятий показаны подходы к автоматизации выполнения проектных работ, разработке имитационных моделей информационных процессов, математических методов моделирования информационных процессов и систем, планированию имитационных экспериментов с моделями; формализации и алгоритмизации информационных процессов, статистического моделирования на ПЭВМ, оценке точности и достоверности результатов моделирования и др. Предназначена для специалистов, занимающихся расчетами технологического оборудования по обезвреживанию отходов промышленных производств и моделированием процессов распространения загрязнений в компонентах окружающей среды, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей. ББК Н76я73 УДК 54.058(075) ISBN 5-94275-217-6 В России охране окружающей среды всегда уделялось большое внимание. В настоящее время принято много законодательных актов, направленных на сохранение, рациональное использование, расширенное воспроизводство и развитие природных ресурсов, федеральные законы «Об охране окружающей среды», «Об охране атмосферного воздуха», «О животном мире» и др. Контроль над соблюдением требований законодательств осуществляется Министерством природных ресурсов РФ. Основными антропогенными объектами, функционирование которых во многих случаях приводит к нарушению состояния равновесия природной среды, являются промышленные предприятия. Под промышленным предприятием подразумевается планово формируемая совокупность взаимосвязанных объектов, которые созданы для совместного решения одной или нескольких народнохозяйственных проблем, сконцентрированы на ограниченной территории, обеспечивают не только эффективное (с позиций народного хозяйства страны) использование местных и полученных извне ресурсов, но и охрану окружающей среды. Во многом степень загрязнения природной среды зависит от технологии получения готовой продукции. Так, например, в настоящее время большинство химических процессов ведется в водных растворах, которые потом идут в стоки, в то время как известны и процессы химии твердого тела, не нуждающиеся в применении воды и растворителей. Допущенные просчеты при выборе технологии и в оценке степени загрязнения окружающей среды при бурном развитии химических производств привели к загрязнению водоемов, кислотным дождям, гибели отдельных видов растений и животных, угрозе здоровью людей и т.п. Основным средством исследования взаимодействия производственных технических систем (ПТС) с природной и социальной средой является математическое моделирование. Оно позволяет выявить возможные изменения физических, химических и биологических состояний окружающей среды, вызванные деятельностью ПТС. Другими словами, с помощью математических моделей можно оценить «экологичность» ПТС через изменение параметров природной среды. Степень экологической опасности ПТС, по предложению академика Б.Н. Ласкорина, необходимо оценивать по количеству и составу образующих отходов. На основании знаний о количественном и качественном составе отходов можно прогнозировать ущерб, наносимый природе и обществу, и в зависимости от его величины принимать решения по выбору технологических процессов ПТС. При размещении, технико-экономическом обосновании проекта и проектировании ПТС, оказывающих прямое либо косвенное влияние на состояние окружающей природной среды, должны выполняться требования экологической безопасности и охраны здоровья населения, предусматриваться мероприятия по охране природы, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды. Запрещается ввод в эксплуатацию объектов, не обеспеченных современными экологически чистыми технологиями, сооружениями и установками по очистке, обезвреживанию и утилизации вредных отходов, выбросов и сбросов до уровня предельно допустимых нормативов, средствами контроля за загрязнением окружающей природной среды, без завершения запроектированных работ по охране природы и оздоровлению окружающей природной среды. Выполнение этих требований во многом зависит от решения задач расчета аппаратурного оформления всех основных и вспомогательных процессов проектируемых производств, в том числе и процессов утилизации отходов. Окончательный вариант технологических процессов по переработке газообразных, жидких и твердых отходов принимается после детального рассмотрения каждого варианта из множества допустимых, решения для него задачи расчета оборудования, оптимизации технологических параметров и выбора наилучшего в зависимости от принятого критерия оптимальности. 1. Применение теории сложных систем для решения задач синтеза производственных технических объектов В связи с возросшими требованиями по сохранению окружающей среды при размещении проектируемых ПТС наряду с экономической целесообразностью во главу угла ставится их экологическая безопасность. Под экологической безопасностью ПТС следует понимать запроектированный комплекс мероприятий, направленный на уменьшение вероятности отклонения переменных состояния экосистем от их номинальных значений в период нормального функционирования производств. При размещении ПТС возникает необходимость погружения данной задачи в более общий класс задач оптимизации природно-промышленных систем (ППС). ППС назовем множество объектов отраслей промышленного производства и объектов природной среды, образующих единую техникоэкономическую и экологическую структуру рассматриваемого района, упорядоченно взаимодействующих друг с другом в процессах обмена информацией, потребления материально-энергетических ресурсов и переработки отходов. Рассмотрим методологию синтеза объектов ППС на примере синтеза системы очистки сточных вод ПТС. Ключевые слова: критерий оптимальность, число, вод, решение, природный водоем, ограничение, используемый материал, байпасирующий поток, показатель, отстойник, вектор, очистка сточный, качество, оборудование, расход вода, территория строительство, испытание, задача выбор, течение ряд, оценка, очистка сточный вод, количество, математический модель, цель, управляющий переменный, рассматриваемый объект, работа, окружающий, проведение, бхп, производство, основа, использование, промышленный предприятие, снип, расход, вероятностный характер, технологический, ил, синтез, вариант, транспортный коммуникация, расход воздух, связь, вещество, систематический информация, реакция модель, биологический очистка, обработка осадок, информация, примесь, очистный сооружение, очистный, очистной станция, подход, вид, схема изображенный, трассировка коммуникация, типовой проект, сточный, следующий, аэротенк, следующий образ, азот, птс, блок, количество кислород, мокрозуб, канал эстакада, коммуникация, трассерный эксперимент, попов, рассматриваемый задача, система, метод, река, решение задача, параметр, станция бхо, диапазон, затрата, структура, состояние, отдельный аппарат, система очистка, водоём, переменный, промышленность, яковлев, оформление, возможный, конечный итог, одиночный трасса, растворенный кислород, зависимость, растворить, данный, уровень, справочник, результат, ячейка, химический производство, реакция, качественный состояние, сточный вод, рис, мир, немтин, подсистема, датчик случайный, сечение объект, концентрация, размещение, оптимальный, пространство, аммонийный азот, функция, аппарат, традиционный подход, вторичный, полный перебор, стадии, объект, соответственно, отдельный, промышленный, условие, стадия, идентификация модель, соответственно длина, принятие гипотеза, кислород, проектирование, станция, допустимый, эффективность очистка, входной воздействие, объемный расход, квартал модуль, время, технологический схема, схема, бхо, биохимический очистка, модель, гидродинамический структура, множество вариант, ред, уравнение, биохимический, расчёт, комплекс, приемлемый срок, зона, природный, выбор, изменение, квартал, расчет, рунг-кутта порядок, моделирование, поток, математический моделирование, константа насыщение, аппаратурный оформление, сеть, процесс денитрификация, очистной сооружение, известный, константа, область, очистка, стадия очистка, вторичный отстойник, нахождение решение, база знание, среда, осаждение, взвешенный частица, формирование, теория система, процесс проектирование, тип, аппаратурный, значение, химический, модель формализация, мочь, процесс, обратный поток, аппарат мгл, выполненный, функциональный группа, перечисленный задача, качество вода, сточный вода, госстрой ссср, технологический процесс, окружающий среда, сооружение, скорость, пребывание првп, коридор аэротенк, автоматизированный, природный водоём, алгоритм, размещение объект, исследование, математический, оператор, задача, коридор, помощь, определение, процесс протекающий, множество, химия, минимальный значение, функциональный зависимость, водоем, размер, коэффициент, течение достаточный, ячеечный модель, случай, стройиздат, очистная сооружение, приведенный, вода, критерий, процесс очистка