Комп’ютерна інформаційно-вимірювальна система для оперативного екологічного моніторингу водного середовища - Автореферат

Все це зумовлює необхідність розроблення автоматизованих ІВС з покращеними метрологічними характеристиками для оперативного визначення параметрів водного середовища. Висока ефективність сучасних ІВС для оперативного екологічного моніторингу водного середовища залежить від вирішення суперечності між необхідністю забезпечення одночасного вимірювання параметрів різних фізичних полів, що змінюються як у просторі, так і в часі - з одного боку, і необхідністю забезпечення підвищення точності визначення параметрів води - з другого боку. Отже, у дисертаційній роботі розвязується важлива науково-прикладна задача - створення теоретичних засад побудови компютерної інформаційно-вимірювальної системи з підвищеною точністю визначення параметрів водного середовища для оперативного екологічного моніторингу. Досягнення цієї мети передбачає розвязання таких задач: - дослідити стан та тенденції розвитку методів побудови ІВС оперативного визначення параметрів водного середовища та розробити методологію, яку буде покладено в основу синтезу компютерної ІВС; Наукова новизна отриманих результатів: - запропоновано методологію побудови інформаційно-вимірювальних систем для оперативного екологічного моніторингу водного середовища, яка полягає в одночасному вимірюванні його інтегральних, селективних, гідрофізичних параметрів та географічних координат, що є основою для аналізу взаємодії вузлів систем з метою визначення всіх складових похибок, розроблення вимог до цих вузлів, а також синтезу їх структур;З допомогою ультразвукового методу можна визначати швидкість течії та її компоненти, швидкість звуку, вихровий компонент швидкості потоку, рівень, глибину, концентрацію солей, лугів, кислот, спиртів, розплавів металів, РН, органічних речовин, температуру, досліджувати внутрішні хвилі, турбулентність, явища на поверхні води. Для даної моделі запропоновано методологію побудови інформаційно-вимірювальних систем для оперативного екологічного моніторингу водного середовища, яка полягає в одночасному вимірюванні його інтегральних, селективних, гідрофізичних параметрів та географічних координат. До інтегральних параметрів належать загальна концентрація домішок у воді С?, питома електропровідність ?, температура Т, водневий показник РН,, окисно-відновний потенціал Eh, нелінійний акустичний параметр ?. =F{t1, tx; t2}{L, p, a, z}[D, Ka, K(j), K0], (1) де Pi - інтегральні параметри, зокрема, Се - загальна концентрація домішок у воді; s - питома електропровідність; T - температура; PH - водневий показник; Eh - окисно-відновний потенціал; g - нелінійний акустичний параметр; Pc - селективні параметри, зокрема, концентрації інгредієнтів Ci у приводному шарі атмосфери, водному середовищі та донних відкладах; Ph - гідрофізичні параметри, зокрема, vx, vy, vz - компоненти швидкості течії, c - швидкість звуку; rot v - вихровий компонент швидкості течії; H - рівень води; Pg - географічні координати, широта b та довгота j; L - база вимірювань; t1, t2, tx , p, a - вхідні параметри, відповідно, часи проходження акустичних сигналів вздовж вимірювальної бази у протилежних напрямках або в еталонній та досліджуваній рідинах, різниця часів проходження, тиск рідини і коефіцієнт поглинання; D, Ka, K(j), K0 - конструктивні параметри, що враховують геометричні розміри сенсора, акустичні властивості водного середовища, діаграму спрямованості, взаємне розміщення сенсорів один відносно одного; z - величина, яка характеризує неточність моделі, до складу якої входять наступні параметри: розкид чутливості акустичних сенсорів, роздільна здатність за частотою, швидкість потоку, наявність турбулентності тощо. У цій ІВС як алгоритмічний метод підвищення точності визначення сумарної концентрації солей у воді пропонується застосувати метод зразкових сигналів, що дає змогу зменшити систематичну та повільнозмінну похибки.У дисертаційній роботі вирішено важливу науково-прикладну задачу - створення теоретичних засад побудови компютерної інформаційно-вимірювальної системи з підвищеною точністю визначення параметрів водного середовища для оперативного екологічного моніторингу. Запропоновано нову класифікацію методів та компютерних інформаційно-вимірювальних систем оперативного визначення параметрів водного середовища. 2 Розроблено нову методологію побудови компютерних інформаційно-вимірювальних систем для екологічного моніторингу водного середовища, яка полягає в одночасному вимірюванні його інтегральних, селективних, гідрофізичних параметрів та географічних координат, що є основою для аналізу взаємодії вузлів систем з метою визначення всіх складових похибок, розроблення вимог до цих вузлів, а також синтезу їх структур. Запропоновано новий ультразвуковий метод вимірювання загальної концентрації домішок у воді, в основу якого покладено вимірювання часових параметрів ультразвукових багаторазово відбитих сигналів у двох еталонних та досліджуваному середовищах, що дало змогу зменшити на порядок похибки вимірювань концентрації, і створено засади побудови компютерної інформаційно-вимірювальної

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ