Прогнозування екологічної ситуації територій з об'єктами накопичення хімічних стоків на базі когнітивного моделювання

Abstract

На сьогодні актуальними залишаються питання визначення екологічного стану територій, де розташовані об’єкти зберігання чи тимчасового накопичення відходів виробництва. Складність таких задач пов’язана з невизначеністю стосовно інформованості про наслідки впливу складових очищених стоків на екосистеми навколишнього середовища. Пропонується комплексне вирішення розв’язання цього екологічного завдання на основі когнітивного моделювання системного об’єкта дослідження «стан рідинних відходів – фактори небезпеки – екосистеми довкілля», визначення умов синергетичної реалізації екологічної рівноваги «очищені стоки – безпека екосистем довкілля» за результатами модельного комп’ютерного експерименту на базі програмного додатка з контролю безпечності зберігання рідинних відходів та їх утилізації. Це дозволить уникнути небезпечних ситуацій на природно-техногенних територіях завдяки передбаченню суттєвих негативних факторів впливу на довкілля, оперативному визначенню чинників небезпеки та своєчасному прийняттю рішень для усунення небезпеки. Мета. Розробка комплексного розв’язку задачі контролю екологічного стану території розміщення рідинних хімічних стоків в накопичувачах на основі комп’ютерного прогнозування ситуації за когнітивною моделлю об’єкта «стан рідинних відходів – фактори небезпеки – екосистеми довкілля» для запобігання нештатним ситуаціям на прикладі роботи коксохімічного виробництва. Методи досліджень. Для досягнення поставленої мети в роботі використано методи імітаційного моделювання із застосуванням когнітивного підходу, що дає можливість працювати з слабоструктурованими системами і в умовах невизначеності стану природно-техногенних об’єктів з впровадженням концептів, які відповідають за процеси нейтралізації небезпечних елементів рідинних відходів та за вплив на довкілля. Використані можливості інформаційно-програмного забезпечення для реалізації аналітичних і прогнозних переваг когнітивних моделей для моніторингу складних системних об’єктів. Основні результати дослідження. Розроблено систему комплексного вивчення екологічної ситуації на об’єктах поводження з рідинними відходами, що дає змогу встановити вагомі чинники процесів стабілізації та небезпеки екологічної рівноваги в довкіллі. Для цього пропонується при моделюванні враховувати не тільки контрольовані системи, але й зміни в їх стані, вважаючи об’єктом контролю складну систему виду «відходи → процеси взаємодії надходжень зі складовими екосистем → стан екосистем». Отримані результати практичної здатності пропозицій реалізовані на прикладі моделювання та прогнозування станів рідинних відходів фенольного заводу м. Торецьк за проектом НВП Інкор і Ко. Висновки. Запропонована комплексна система оцінки безпечності ситуації «стан рідинних відходів – екосистеми довкілля» для реалізації поточного та прогнозного контролю на об’єктах зберігання очищених стоків на основі використання когнітивних карт стану слабоструктурованих складних систем. Це дозволить на об’єктах підвищеної небезпеки завчасно реагувати на фактори небезпеки і вживати заходів для їх нейтралізації відповідно до виявлених процесів порушення екологічної рівноваги в довкіллі. Комплексна система контролю за поводженням з рідинними відходами в місцях зберігання та стану екосистем реалізована завдяки застосуванню програмного додатка комплексного спостереження за ситуацією.Today territorial ecological state evaluation is still the actual problem for objects of manufacturing waste storage and accumulation. The problem complexity is linked to information uncertainty of purified liquid waste components influence consequences in environment ecosystems. This ecological problem complex solution is proposed and is based on cognitive modeling of research system object «liquid wastes state – danger factors – environment ecosystems», determining synergetic realization conditions of ecological equilibrium of «cleaned liquid wastes – environment ecosystems safety» according to computer modeling experiment results in liquid wastes storage and utilization safety control software. This will allow to avoid dangerous situations at natural anthropogenic territories by foreseeing essential negative influence factors upon the environment and prompt determining danger factors for decision making. Purpose. Complex problem-solving development for the territories with chemical liquid waste accumulation objects based on computer forecast of the situation with the cognitive model of the object «liquid waste state – danger factors – environment ecosystems» for worst-case situations prevention on the example of by-product coke plant functioning. Methods. Cognitive imitation modeling allows to deal with weakly structured systems, natural anthropogenic objects ambiguous conditions, and implement concepts that neutralize dangerous liquid waste components and influence the environment. Information software capabilities were used to implement analytical and forecast cognitive model advantages for complex system object monitoring. Results. A system of comprehensive research on the environmental situation at liquid waste management facilities has been developed, making it possible to identify important factors of stabilization processes and the danger of ecological balance in the environment. So it was proposed to take into account not only controlled systems but also their state changes and consider as the control object the complex system «wastes → wastes and ecosystems components interaction → ecosystem state». Acquired results of propositions' practical capabilities were implemented in example modeling and forecast of liquid waste states from phenol plant Toretsk city according to SPF Inkor and Co project. Conclusion. The complex safety evaluation system is proposed for the situation «liquid wastes state – environment ecosystems» for current and forecast control at cleaned liquid waste storage objects based on state cognitive maps for complex weakly structured systems. It will allow in time reaction at high danger objects and neutralize danger factors according to detected ecological misbalance processes in the environment. A complex control system for handling liquid waste storage and ecological systems states was developed due to software for complex monitoring.