Основными потребителями систем мониторинга санитарно-технического состояния объектов центрального водоснабжения, конечно, являются водопользователи и субъекты хозяйственной деятельности, на которые возложен контроль за соблюдением санитарно-технических нормативов системы централизованного водоснабжения. Оперативное представление информации и качественный прогноз по санитарно-техническому состоянию системы централизованного водоснабжения возможно только в случае существования системы оперативного обмена данными между аналитическими службами соответствующих систем мониторинга разного уровня. Контроль с применением современных информационных технологий и перспективных методов экспресс-анализа позволит значительно расширить зону автоматизированного экологического контроля в направлении сейчас неохваченным – это территории и объекты централизованного водоснабжения, что является актуальной задачей [1,2].
Задача усложняется необходимостью работы с большим числом параметров, множественных и неоднородных данных, необходимостью выявления причинно-следственных связей между различного типа параметрами, в том числе слабоструктурированными. Таким образом, актуально использование интегрированного подхода: разработки эффективных инструментальных средств (датчиков экспресс-контроля) и построения моделей, обеспечивающих оценку текущего состояния объектов водоснабжения и прогнозирования его изменения при изменении параметров качества воды.
Основной целью работы является создание информационно-аналитической системы контроля санитарно-технического состояния объектов централизованного водоснабжения и автоматизированного выявления, предупреждения и прогнозирования негативных изменений за счет распределенного контроля химических и бактериологических показателей воды (качества воды).
Для достижения данной цели решаются следующие задачи:
– провести исследование существующих в настоящее время подходов к организации сбора и обработки информации в системах мониторинга санитарно-эпидемиологической обстановки и разработка метода санитарно-технического контроля объектов централизованного водоснабжения (трубопроводов, запорной арматуры, фильтров) за счет распределенного контроля химических и бактериологических показателей воды (качества воды);
– разработать концептуальную модель автоматизированной обработки информации при мониторинге санитарно-технического состояния систем централизованного водоснабжения в реальном масштабе времени на основе применения автоматизированных экспресс-методов контроля показателей качества воды, данных ГИС и алгоритмов комплексной обработки данных контроля;
– разработать алгоритмы автоматизированного сбора и обработки данных, а также алгоритмы оперативной передачи пространственно-временных изменений параметров качества воды в центр обработки и прогнозирования санитарно-технического состояния системы централизованного водоснабжения и санитарно-эпидемиологической ситуации населенного пункта;
– разработать подсистему оперативного реагирования и прогноза, на основе которой происходит заблаговременное информирование органов местного управления и других субъектов о негативных изменениях санитарно-технического состояния системы централизованного водоснабжения и качества воды в ней и формирование экспертной оценки по принятию технических мер защиты и предупреждения негативных последствий;
На рис. 1 схематично представлена предлагаемая функциональная модель разрабатываемой системы, выполненная в виде диаграммы IDEFO (среда программы Process Modeler 7 [3,4]).
На данной функциональный модели входными данными, которые будут контролироваться в ходе выполнения экспериментальной части исследования, являются: параметры качества питьевой воды (химического и бактериологического состояния), параметры условий и времени эксплуатации объекта водоснабжения (водопроводные трубы). Данные параметры поступают в основной блок, в котором и производиться, соответственно оценка и прогнозирование санитарно-технического состояния систем центрального водоснабжения, с помощью выявления причина-следственных связей. Для выполнения качественного мониторинга и оценки требуются определенные ресурсы, с помощью которых и будет производиться набор статистики и обработка результатов. Данные ресурсы были разбиты на три составляющие: программное обеспечение (ПО), приборное оборудование, персонал.
Проведена декомпозиция основного бока (рис. 2).
Рис. 1. Функциональная модель предлагаемой информационной-аналитической системы мониторинга санитарно-технического состояния объектов центрального водоснабжения
Рис. 2. Декомпозиция функциональной модели информационной-аналитической системы мониторинга санитарно-технического состояния объектов центрального водоснабжения
– инструментальный мониторинг качества воды,
– модельная оценка и прогнозирование состояния труб.
Под инструментальным мониторингом качества воды подразумевается определение химического и бактериологического состава воды, которые будут определяться с помощью экспресс датчиков.
Модельная оценка и прогнозирование состояния труб осуществляется на основе выявленных причинно-следственных связей между параметрами качества воды и параметрами состояния труб.
В результаты функционирования данной системы определяются выходные параметры, которые описывают качественное состояние объектов центрального водоснабжения: уровень коррозии, степень локализации поврежденных участков, параметры технического состояния.
Функционирование системы рассматриваемого класса обеспечит возможность регулярного получения информации о качестве воды и техническом состоянии объектов централизованного водоснабжения, оценку и прогнозирование изменение качества данных объектов в зависимости от изменения качественного состояния воды. Это, в сою очередь, позволит повысить своевременность и точность обнаружения технических неисправностей на линии трубопровода, обнаружение неисправности на начальном этапе деструктивных процессов, что позволяет снизить затраты на реконструкцию элементов трубопровода.