85
Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы для всехВасильев Ю.П. “Умная планета5.03.2017 [email protected] 1

Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

  • Upload
    others

  • View
    34

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы

для всех”

Васильев Ю.П. “Умная планета” 5.03.2017

[email protected] 1

Page 2: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Постановка задачи● Обеспечить доступ граждан к данным экологического мониторинга в режиме реального времени в современной цифровой среде (Интернет, мобильные приложения и т. д.)

● Обеспечить доступ граждан к аналитике по экологической обстановке

● Создать платформу и интегрированный ресурс на ее базе:

Экология + OpenRecycling + ЧС + погода …2

Page 3: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Открытые и большие данные для Устойчивого Развития. Цели

● 3 ● 11 ● 13 ● 14 ● 15 ● 17

3

Page 4: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Открытые и большие данные для Устойчивого Развития. Данные

● Государственные Сети мониторинга Базы данных

● Общественные ● Коммерческие ( недвижимость, туризм …)

4

Page 5: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Оригинальность и референции● https://www.ibm.com/

smarterplanet/us/en/ ● http://

opensourceecology.org/

● http://futureeverything.org/news/open-data-cities/

5

Page 6: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Результаты за хакатон● Модернизация концепции ● Три источника экологических данных ● Ресурс для общественной экологической Экспертизы Интеграционная платформа на открытом коде

6

Page 7: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Актуальность● По данным Всемирная Организация Здравоохранения в течение ближайших 30 лет состояние здоровья населения будет зависеть от качества среды обитания на 50-70%, затраты на стабилизацию качества окружающей среды могут превысить 40-50% валового национального продукта;

● Выбросы только по диоксиду серы (SO2) современных ТЭС(эстонские ТЭС, работающие на сланцах) составляет до 1 тыс. т SO2 в сутки;

● Ущерб от выбросов автомобильного транспорта в Санкт-Петербурге только по CO может составить до 20 тыс. руб/год на одного человека;

7

Page 8: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Концепция Smart Open Eco включает:● Минимизацию или исключение «ошибок» мониторинга;

● Контроль за концентрацией ЗВ в реальном времени (режим online);

● Сохранение существующей технологии производства на стационарных предприятиях – источниках загрязняющих веществ (ИЗВ).

● Нейтрализация ЗВ в выбросах нестационарных источников (транспортных средств)

8

Page 9: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Источники данных. Пример

9

Page 10: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Источники данных. Пример

10

Page 11: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Источники данных. Пример

11

Page 12: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Гражданский экомониторинг

12

Page 13: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Благодарности и приложенияIBM Международный институт инжиниринга в экологии и безопасности человека (МИИЭБЧ) ГУАП ИТМО ЭТУ

13

Page 14: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Нормативно- правовое обеспечение

ЛПР предприятия

ЛПР Федеральной службы

Сети

Информационно- измерительная система

ЛПР районный

Устройства визуализации

исполнительное устройство

Σ

Управляющее устройство

Сенсор2 СенсорNСенсор1

Метеорологические данные

14

Page 15: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Замкнутая система управления нейтрализацией вредных выхлопных газов автомобилей (ранее ЗВ)

15

Page 16: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Этапы реализации Создание Smart Open Eco включает обычные для сложных объектов этапы- НИР, ОКР, конструкторская и технологическая подготовка и серийное производство.

16

Page 17: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

z

xy

1/3H

1/2H

zm

Определение характеристик факела.

17

Page 18: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

z

xy

β

Расчет угла подъема факела

18

Page 19: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

z

xy

а

Расчет координат перемещения ЗВ в факеле

19

Page 20: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Поиск максимума концентрации ЗВ в факеле

z

xy

xm, ym, zm

20

Page 21: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Построение математических моделей: ● Математические модели газо-воздушной смеси (аналогично по воде и почве);

● Математические модели многомерного объекта управления с перекрестными связями (промзона, район).

● Математические модели объектов управления выхлопными системами автомобилей

21

Page 22: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Математические модели ЗСУПТ. L{Y(X, Λ, t)} =E(X, t), X є D, t є 0,T B{Y(X, Λ, t)} =G(X, t), X є D, t є 0,T (1) I {Y(X, t)} =Y0(X, t), X є D, t=0 где: L-оператор объекта управления B-оператор краевых условий, I-оператор начальных условий Y-выход источника ЗВ, распределённый по параметрам X, E-вход, распределённый по параметрам X, Λ-сосредоточенные параметры, X- пространственные параметры-координаты в земной системе координат. Если входное воздействие E(X,t) не находится в нашем распоряжении, то движение этой системы не будет управляемым и возможно лишь пассивное наблюдение за происходящими процессами. В частности, путём математического моделирования на ЭВМ можно получить функцию Y(X, Λ, t). С другой стороны, если входное воздействие включает управление U(Y, X, t), то можно воздействовать на объект управления для достижения основной цели – минимизации ЗВ, поступающих в окружающую природную среду. Такое управление относится к классу «подвижных управлений». С учётом этого обстоятельства система (1) примет вид: L{Y(X, Λ, t)} =E(X, t) + U(Y, X, t), X є D, t є 0,T B{Y(X, Λ, t)} =G(X, t), X є D, t є 0,T (2) I {Y(X, t)} =Y 0 (X, t), X є D, t=0

22

Page 23: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Математическая модель стационарных объектов управления «вход-выход»

CKQKddcK

dd

ddcK

dd

ddcK

dd

ddcV

ddcV

ddcV

dtdc ** 21 ++++=+++

ζζηηξξζηξ ζηξζηξ

ξ

ξ

τ

ξVLK

p eepCpLC

)(*

0

02

*),(),(

−−

−=

)1(*),(),(

))((

1

0

02

ξ

ξ

ξξVLKp

eVK

pQpLC

−+−

−=

)1(),(

),( )(

1* 2

ijVKp

ijjjjj

ijj eVK

pCpLQ +

−=ζηξ

)(),cos( 212121 nnllmmVLVVV ijij ⋅+⋅+⋅=⋅=��

где

(3)

(4)

(5)

(6)

23

Page 24: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Математическая модель объектов управления нейтрализацией выхлопных газов автомобилей

24

Page 25: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Синтез управлений:● Синтез управлений в предположении, что датчики ЗВ находятся в экстремальной точке;

● Синтез управлений беспилотным летательным аппаратом при поиске экстремума.

● Синтез управлений катализатором в системе выхлопа автомобиля

25

Page 26: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Синтез управлений Smart Open Eco

dtdY = AY + BU +X, U=U 0 + U x (1)

I 1= min {21

ξ

0∫ (Y

TPX + U x R x U x ) dt} (2)

I 0 = min {21

ξ

0∫ ( Y T QY +

TU0 R 0 U 0 )dt} (3)

R x - положительно определённая диагональная матрица весовых коэффициентов U x (x, t) – управление по возмущению

*K = - KA – A T K + KBR

10−

B T K-Q - Уравнение Риккатти Матрицы Q и R 0 определяются частотными методами.

U 0 = - R1

0−

B TKY (4)

U x = R1−x B

0t∫ e

)( tTD −τ

PXdτ (5)

26

Page 27: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Моделирование Smart Open Eco● Линейной системы; ● Системы с вероятностными характеристиками элементов;

● Системы с распределенным объектом управления;

● Взаимного влияния предприятий ИЗВ; ● Системы управления нейтрализацией выхлопных газов автомобиля

27

Page 28: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Многомерная система управления (стационарными источниками ЗВ) Δ1, Δ2, …, Δi,…, Δn – датчики1, 2,…, i ,…, n – предприятия – источники загрязненияx, y, z – опорная система координатV – вектор скорости ветра

z

y

x

i

v

Δi

1

2

n

Δn

2∑C

NC∑

1∑C

iC∑

Δ1

Δ2

28

Page 29: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Инди-катор

Оператор

(водитель)

Устра-нение неиспра-вности

Кон-трол-лер

Датчики CO, NOx, CH

КатализаторГлушительРезонатор

НагревательДвигатель

Лямбда-датчик

Система нейтрализации выхлопных газов автомобиля с оператором

29

Page 30: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Датчики CO, Nox, CHКатализаторГлушительРезонатор

Инди-катор

Кон-трол-лер

Нагреватель

Нормы ПДК по NOx,CH, CO

+

ДвигательЛямбда-датчик

Локальная система управления нейтрализацией отработавших газов автомобиля.

30

Page 31: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Инди-катор

Кон-трол-лер

передатчик

приемник

Сравнивающее

устройство

приемник

Сравнивающее

устройство

передатчик

«Спутник»

Модули системы ГЛОНАСС

Автомобиль

Диспетчер РосПриродНадзора

Датчики CO, NOx, CH

КатализаторГлушительРезонатор

НагревательДвигатель

Лямбда-датчик

Оператор

(водитель)

Устранение неисправности

Глобальная замкнутая система управления нейтрализацией выхлопных газов автомобиля

31

Page 32: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Построение БД элементов Smart Open Eco.

32

Page 33: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

БД по датчикам и очистным агрегатам (стационарный источник)

✓Сбор данных по датчикам, веществам и очистным агрегатам. ✓Анализ собранных данных и отбор необходимых параметров для оптимального выбора совместимых датчика и очистного агрегата под конкретное вещество или их набор. ✓ БД, как компонента Smart Open Eco, в которой хранится и отображается информация наиболее удобным образом для пользователя.

33

Page 34: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

БД по элементам ЗСУНВГА (подвижной источник)

✓Сбор данных по датчикам, веществам и катализаторам. ✓Анализ собранных данных и отбор необходимых параметров для оптимального выбора совместимых приборов (датчиков, микроконтроллеров) и условий эксплуатаций. ✓ БД, как компонента ЗСУНВГА, в которой хранится и отображается информация наиболее удобным образом для пользователя.

34

Page 35: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

БД элементов Smart Open Eco Формирование данных

По датчикам были выбраны следующие параметры: ✓название датчика; ✓страна производитель датчика; ✓вещества датчика; ✓мощность источника питания, Вт; ✓цена датчика, руб; ✓гарантия, мес; ✓тип датчика; ✓принцип работы; ✓режим работы; ✓габариты, мм; ✓масса датчика, кг; ✓способ забора; ✓диапазон измерений, мг/м3; ✓погрешность, %.

По очистным агрегатам были выбраны следующие параметры: ✓название очистного агрегата; ✓страна производитель очистного агрегата; ✓вещества очистного агрегата; ✓метод очистки; ✓способ управления; ✓производительность, м3/ч; ✓масса очистного агрегата, кг; ✓V катализатора, м3; ✓концентрация загрязняющего вещества, мг/м3; ✓цена очистного агрегата, руб.

По веществам были выбраны следующие параметры: ✓название вещества; ✓максимально допустимая разовая концентрация, мг/м3; ✓химическая формула; ✓класс опасности.

35

Page 36: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

БД элементов ЗСУНВГА Формирование данных

По микроконтроллерам были выбраны следующие параметры: - серия контроллера; - максимальная тактовая частота; - количество несимметричных каналов АЦП; - аналоговый компаратор; - каналов в ЦАП; - напряжение питания; - линий ввода/вывода; - тип корпуса; - каналов ШИМ; - цена.

По модулям ГЛОНАСС были выбраны следующие параметры: - название; - вес; - габариты; - частотный диапазон; - передача данных; -типы сетей; - интерфейсы; - диапазон рабочих температур; - точность позиционирования; - чувствительность приемника; - цена.

По токсичным веществам были выбраны следующие параметры: - название; - химическая формула; - максимально допустимая концентрация.

По датчикам ВГА веществам были выбраны следующие параметры: - Название; - тип измеряемого вещества; - габариты; - цена.

36

Page 37: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

По каталитическим преобразователям были выбраны следующие параметры: - название; - тип; - рабочее напряжение; - мощность; - габариты; - наличие теплонагревателя; - цена.

По датчикам температуры были выбраны следующие параметры: - название; - тип кабеля; - диапазон температур; - тип электрического соединения; - потребляемый ток; - сопротивление изоляции; - способ крепления; - защитная трубка; - цена.

По индикаторам ВГА были выбраны следующие параметры: - название; - напряжение питания; - сопротивление датчика; - отображение напряжения (дискретность); - поддерживаемый диапазон количества ВВГ; - дискретность отображения количества ВВГ.

Продолжение БД элементов ЗСУНВГА

37

Page 38: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Схема ЗСУНВГА для проведения эксперимента

38

Page 39: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco, необходимые на этапе ОКР :● Малогабаритные беспилотные летательные аппараты и другие подвижные носители датчиков ЗВ;

● Датчики ЗВ, построенные на базе нанотехнологий;

● Агрегаты очистки; ● Компоненты сетей передачи данных; ● Контроллеры встраиваемые в Smart Open Eco.

39

Page 40: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Экономическая эффективность.

40

Page 41: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Оценка экономического эффекта Smart Open Eco стационарного источника

Внедрения ЗСУПТ на ТЭЦ Оценка ущерба - M i = (ФВВ i - ВДВ i )*Т*0,0864 т/год, (1) где:

ФВВ i - фактическая величина выброса iго

ЗВ, установленная на момент проведения замера;

ВДВ i - величина допустимого выброса по нормативам; Т – продолжительность выброса ЗВ с превышением ВДВ i ; 0,0864 – коэффициенты пересчёта размерностей.

Размер вреда и убытков причинённых выбросом i го ЗВ предприятием источником определяется по формуле:

Y i = K ин * Н i*М i + З 0 , (2) где: K ин - коэффициенты индексации за счёт инфляции; Н i - такса установленная по существующим нормам; З 0 - затраты на определение вреда от ЗВ включая мониторинг и лабораторный анализ. В соответствии с уравнениями (1,2) для ТЭЦ, выбрасывающей 20т.тонн/год, в пересчёте на SО2, находим: Y i = 4 млд. руб./год, при таксе 176000 руб./тонна. Оценки на создание и внедрение ЗСУПТ для такой ТЭЦ по нескольким составляющим ЗВ, в соответствии с предварительной калькуляцией, составляют: 3 тэц≈ 60 млн. руб./год * 2 года ≈120млн.руб 41

Page 42: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Оценка экономического эффекта ЗСУНВГА

Оценка ущерба: Мi= (ОФi - ОНВi)*Т*0,0864, т., (1) Где ОФi – фактическая величина выброса i-го ЗВ установленная на момент проведения замера, ОНИi – величина допустимого j-го выброса по нормативам, Т – продолжительность выброса ЗВ с превышением ОНВi, 0,0864 – коэффициент пересчета размерностей. Размер вреда и убытков, причиненных выбросом i-го ЗВ, определяется по формуле: Yi = Кин*Нi*Мi+Зо, руб., (2) Где Кин – коэффициент индексации за счет инфляции, Нi – такса, установленная по существам нормам, в тыс. руб., Зо – затраты на определение вреда от Звi, включая мониторинг и лабораторный анализ, руб. Например, выбросы оксида углерода СО в городе Санкт-Петербург, рассчитанные по приведенной в программе составляют Мi ≈ 70000 т/год и величина ущерба соответственно: Yi = 1,79*155000руб/т.*70000 т./год ≈ 19,4 млрд. руб/год Оценка ущерба от вредных выбросов в пересчете на каждый легковой автомобиль в городе Санкт-Петербург будет: N ≈ 12947 руб/год. Затраты на разработку ЗСУНВГА единовременно (в течение 1 года) составят: Завт ≈ 373000 руб, стоимость 1 комплекта продукта 10000 руб, тогда как, за счет ЗСУНВГА компенсация только 30% от возможного ущерба из-за вредных выбросов в СПб легковых автомобилей и только от СО, составит 6 млрд.руб. ежегодно.

42

Page 43: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco БПЛА с датчиками ЗВ

43

Page 44: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco ,“воздушный змей” с датчиками

ЗВ Запуск воздушного змея

система подвеса

44

Page 45: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco, Датчики ЗВ Сенсоры для измерения SO2, NOx, NH4 и других низкомолекулярных загрязнений, основанные на нано-полупроводниковых компонентах: - диапазон от 0,5 до 100 ограничений концентрации (ОК); - чувствительность – меньше чем 0,1 ОК;- время измерения– не более 5 с.

45

Page 46: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco, Датчики ЗВ Поверхность толстопленочного материала, используемых в сенсорах, на основе нанотехнологий.

46

Page 47: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco Информационно измерительные системы.Производство компании «Пантес»

Измерительное устройство с радио

каналом.

Многоканальное измерительное устройство

Преобразователь первичных сигналов

47

Page 48: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco Контроллетры.Производство компании «Пантес»

УУ с каналом телеметрии УУ с пневматическими устройствами

48

Page 49: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco Пылегазоуловители (ПГУ)

Реактор

Схема ПГУ для комплексной очистки от газообразных

и твёрдых выбросов ТЭС

Коммутатор ПГУ на основе ЭЛВ 4/40 Для усилителя на плазменно-пучковом

СВЧ-приборе

Воздушный саморегулируемый

ПГУ1. Бункер 2. Крыльчатки 3. Вал 4. Корпус 5. Фильтрующие элементы 7. Подводящий коллектор А/ Камера очищенного/ Б загрязнённого воздуха 49

Page 50: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open EcoАгрегат компенсации диоксида серы

50

Page 51: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Элементы Smart Open Eco,очистные агрегаты Сорбенты, имеющие в своей основе Fe-Mn конкреции (ЖМК).

Время жизни 2-3 года Регенерация – 300*C

Сорбент Масса навески г

Исходная концентрация (экв/л)

Равновесная концентрация (экв/л)

Удельная поверхность (м2/г)

ЖМК 5 0,01 2,341·10-3 43,809

Аквамандикс 5 0,002 1,665·10-3 1,915

Удельная поверхность железомарганцевых конкреций и сорбента «Аквамандикс»

51

Page 52: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

На этапе ОКР выполняются для конкретного предприятия- ИЗВ: •Адаптация к конкретному предприятию –ИЗВ датчиков, очистных агрегатов, контроллеров и другой аппаратуры; •Разработка аппаратно-программного комплекса (АПК); •Проведение полунатурного моделирования АПК в условиях приближенных к реальным. •Проведение испытаний систему управления нейтрализацией выхлопных газов автомобиля в условиях, приближенным к реальным условиям эксплуатации автомобиля

52

Page 53: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Апробации, патенты, поддержки: ● ПАТЕНТ № 2351975; ● ПАТЕНТ № 2511776; ● Медаль форума в Шанхае; ● Письма пред. Комитета по экологии Государственной Думы РФ;

● Решение Комитета по природным ресурсам и экологии Ассоциации Северо-Запад;

● Заключение независимой экспертизы

53

Page 54: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

54

Page 55: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

55

Page 56: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

56

Page 57: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

57

Page 58: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

58

Page 59: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

59

Page 60: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Пример 1, иллюстрирующий принцип Smart Open Eco

х – количество топлива у – концентрация загрязняющих веществ К1 – коэффициент пропорциональности К2 – коэффициент, определяющий природные факторы, снижающие концентрацию

60

Page 61: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Продолжение примера 1

х – количество топлива у – концентрация загрязняющих веществ К1 – коэффициент пропорциональности К2 – коэффициент, определяющий природные факторы, снижающие концентрацию К3 – коэффициент позиционного управления

61

Page 62: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

ЗВ

Природа (земля, вода, воздух)

Мониторинг Отдел управления природными ресурсами

Комитет по охране окружающей среды

Администрация города

Предприятие

Производство Отдел охраны окружающей

среды

Руководитель предприятия

Человеческий

фактор

Продукция

62

Page 63: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Отходы переработки продукции j –го предприятия

i-е предприятие

i = 1,n Загрязнения

Природа (земля, вода, воздух)

j-ое -Предприятиеслужбы

Очистные агрегаты

Продукция

Мониторинг (приборы измерения и обработки)

Управление Smart Open Eco (приборы управления, усиления и преобразования)

Критерии, ограничения

Сырье

Отходы

63

Page 64: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Дi , i=1,N – датчики информации по ЗВ КУ – коммутирующие устройства УПУ – усилительно-преобразующие устройства УСИ – устройства сжатия информации УВЧХ – устройства вычисления частотных характеристик УВПИ – устройства выбора предпочтительной информации УФ – устройства формирования УУВ – устройства управления визуализацией УВ– устройства визуализации УУР – устройства управления регистраторами УРi i=1,N – устройства регистрации УФЗУ – устройства формирования закона управления УР – устройства регулирования УИУ – управление исполнительными устройствами ЭМИУ, ПИУ, ГИУ, ФХИУ – электромеханические , пневматические, гидравлические, физико-химические исполнительные устройства ОУ – объект управления

Блок анализа

Исполнительные устройства

ОУ

Д1

Дn

КУ Д2 УПУ УСИ1 УВЧХ УВПИ УСИ2

Блок визуализации

УФ1 УУВ УВ ЛПР, оператор

УФ2 УУР

УР1

УРN

Блок управления

ОУ

ЭМИУ

ПИУ УФЗУ УР УИУ

ГИУ

ФХИУ

Блок регистрации

Измерительный блок

64

Page 65: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Структурная схема Smart Open Eco, как САУ (стационарный источник ЗВ)

y20*

W1x W2

W6 W5 W4

W3 б y1 y2

y2*

z

y2**uu*

65

Page 66: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Структурная схема Smart Open Eco, как САУ (подвижной источник ЗВ)

W1 W2 W3 W4 W5

W6

W7W8

W9

W10

Х1 х2

х5

х6

х9

х10

х11

Устройства, входящие в состав ГЛОНАСС

х8 х7

66

Page 67: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

1111трвн СCCC ++=∑

2222трвн СCCC ++=∑

iтр

iвн

ii СCCC ++=∑

Nтр

Nвн

NN СCCC ++=∑

……………………………………………………………………....

……………………………………………………………………....

Суммарные концентрации

67

Page 68: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

68

Page 69: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Временная диаграмма работы Smart Open Eco с учетом трансграничного переноса ЗВ

69

Page 70: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

70

Page 71: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Программное обеспечение САПР Smart Open Eco

71

Page 72: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

72

Page 73: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

● Метеорологическая поддержка (МетП) Smart Open Eco, в том числе:

1. Учёт вымывания осадками, сухого осаждения и химических нейтрализаций ЗВ;

2. Формирование, обработка и интерфейсы блоков метеорологической поддержки Smart Open Eco;

3. Результаты обработки метеоданных в Smart Open Eco.

73

Page 74: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Модуль расчета вымывания ЗВ осадками

,,

Расчет коэффициента вымывания ЗВ осадками

74

Page 75: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Схема обработки и передачи метеорологической информации в Smart Open Eco

Smart Open Eco

Блок обработки

Стационарные станции центр метеорологической информации ( района)

V*T*

D*

W

Блок программатор

DTV

W*

Блок усилительно преобразующие устройство

Базы данных

75

Page 76: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

76

Структурная схема Smart Open Eco как САУ

L1 L2

L3

x(t) y1(t) y2(t)

L4L5

y2*(t)

y20*(t)

z(t)

y2**(t)

σ(t)

u(t)

F(t)

ζ(t)

•L1 – переноса ЗВ от источника ЗВ до точки измерения параметров, •L2 – измерительного устройства (датчика), •L3 – устройства преобразования данных измерения, •L4 – устройства управления (регулятора), •L5 – агрегата отчистка совместно с исполнительным устройством, •x(t) – возмущающее воздействие (компенсируемая составляющая топливных газов), •F(t) – параметрические воздействия под влиянием метеорологических возмущающий, •ζ(t) – сигнал управления автоподстройкой, •y1 – рассогласование, •y2 – измеряемая величина концентрации ЗВ, •y2

*– результат измерения концентрации ЗВ, •y20

*– допустимая величина концентрации ЗВ (y2

*), •z(t) – величина отклонения , •y2

**(t)– преобразованный сигнал, •u (t)– сигнал управления, •σ (t)– сигнал компенсации возмущения. •КИ(ζ)– коэффициент передачи интегрирующего звена в ПИД – регуляторе.

Page 77: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Результаты тестирования МетП Smart Open Eco

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 310.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

t

F (t)/Fср

сутки

Fср =300 с

Возмущающее воздействие от метеорологического

влияния на Smart Open Eco.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3x 104

-1

-0.5

0

0.5

1

t, с

x 104

y2(t)/y2 max

Результат тестирования МетП Smart Open Eco при ступенчатом на входе Smart Open Eco τ=300с и без автоподстройки ПИД – регулятора.

77

Page 78: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

78

Закон управления автоподстройкой ПИД – регулятора с усреднением по суткам

КИ (t) / КИ СР

Полдень – 0 Полночь – 1 В течение месяца (КИ СР)=0,4

t

0.5 1 1.5 2 2.5 3x 10

4

-1

-0.5

0

0.5

1

y2(t)/y2 max

t, с

x 104

300

0 4ср

Иср

с

К ,

τ =

=

Результат тестирования МетП ЗСУ ПТ при 300

0 4ср

Иср

с

К ,

τ =

=

01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

015 M 30 M

100%

50%

Мощность ТЭЦ %

tвозмущающее воздействие

поступает x(t) - Поэтапное увеличение мощности ТЭЦ

Page 79: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Схема структуры блок метеорологической поддержки Smart Open Eco

79

Page 80: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 614

15

16

17

18

19

20

T=1 час выбрана в течением 1 дня

Температура То С

Пример определение температуры в течением 1дня

80

Page 81: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 3050

60

70

80

90

100

Дни

влажность %

дневной

ночью

Пример определение влажности в течением месяце

81

Page 82: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

Smart Open Eco – инновационный проект Первоочередные задачи инвестиционной поддержки проекта:

● Инвестиции на разработку и согласование технического задания на ОКР;

● Инвестиции на ОКР; ● Инвестиции на пилотный проект.

82

Page 83: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

БД элементов Smart Open Eco, экранные формы

83

Page 84: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

БД элементов Smart Open Eco, экранные формы

84

Page 85: Smart Open Ecology 2017 Умные экологические сервисы …Smart Open Ecology 2017 ”Умные экологические сервисы для всех” Васильев

БД элементов Smart Open EcoПользовательский интерфейс

85