ХХІ століття поставило перед людством цілу низку проблем, найважливішими з яких є проблеми продовольчої, енергетичної та екологічної безпеки. Одночасно визначення шляхів розв’язання цих проблем є ключовим у формуванні внутрішньої національної безпеки
Динаміка трансформації проблем продовольчої, енергетичної та екологічної безпеки, гострота та незворотність внутрішніх процесів, які відбуваються у відповідних галузях економіки України, вимагають формування нових інноваційних підходів до оцінювання поточного стану кожної галузі та запобігання (а за необхідності, ліквідації) надзвичайних ситуацій у кожній із них.
Старі традиційні підходи планування діяльності відповідних державних структур, що формують особливості функціонування конкретних галузей економіки, діяльність яких безпосередньо впливає на складові внутрішньої національної безпеки, не відповідають вимогам сьогодення.
Проблема в тому, що планування реалізується на основі статистичної інформації (тобто інформації про минулі стани проблем) та, в кращому випадку, частково враховується інформація про поточні значення параметрів, чинників та процесів, які впливають на стан проблем, і зовсім ігнорується прогнозна інформація про динаміку можливих змін ключових факторів.
ПРОБЛЕМИИ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ – НАЙВАЖЛИВІШІ
Якщо розглядати системно всі три вищезгадані проблеми, то найбільш динамічною й важливою для кожної людини є проблема екологічної безпеки.
Зростання антропогенного навантаження на довкілля, впровадження нових інноваційних технологій виробництва призвело в багатьох галузях до суттєвого порушення рівноваги між відновлювальними можливостями природи і руйнівним впливом людської діяльності.
2 серпня 2017 року ООН офіційно заявила про те, що допустиме навантаження на довкілля перевершило адаптивні можливості природи і розпочались незворотні процеси, які неминуче ведуть до локальних і глобальних екологічних катастроф.
Світова спільнота докладає багато системних зусиль для поліпшення ситуації із захистом довкілля: це і «гнучкі механізми» Кіотського протоколу, і рішення COP21 щодо зміни клімату, що відбулася у Парижі 2015 року.
На рівні окремих держав також розроблена та впроваджується низка відповідних заходів, перш за все, спрямованих на захист цивільного населення та довкілля.
Не залишається осторонь і наша держава. Так, 10 червня 2017 року Президент України підписав Закон «Про оцінку впливу на навколишнє середовище». Відомі й інші нормативно-правові акти, спрямовані на поліпшення та активізацію роботи державних структур і громадськості із захисту довкілля.
Однак ця діяльність, її планування та реалізація значною мірою залежать від наявності конкретної достовірної інформації про поточний стан довкілля та динаміку його можливих змін у майбутньому.
Саме для створення такої інформаційної бази пропонується використати розподілену інформаційно-вимірювальну систему (ІВС) з елементами космічного базування, узагальнена структура якої наведена на рис. 1.
Рис. 1. Узагальнена структура розподіленої інтелектуальної ІВС з елементами космічного базування
СТРУКТУРА ІВС
У складі цієї інформаційно-вимірювальної системи є:
- високомобільна пересувна лабораторія екологічного моніторингу;
- елементи космічного базування (супутники «Січ-2», Landsat-3, 5, 7);
- стаціонарна лабораторія біосферного моніторингу;
- база знань.
Пересувна лабораторія
Високомобільна пересувна лабораторія екологічного моніторингу розміщується на шасі автомобіля підвищеної прохідності і складається з таких технологічних засобів:
- інформаційно-вимірювальна система експрес-вимірювання базових параметрів стану довкілля та визначення першої похідної від зміни цих параметрів у часі;
- сукупність приладів для вимірювання значень конкретних параметрів стану довкілля, наприклад – концентрації парів ртуті в повітрі чи рівня радіоактивного забруднення;
- вимірювальний дрон, на борту якого розміщено вимірювальні прилади та обладнання для відбору проб;
система позиціонування GPS;
технічні засоби зв’язку – GSM.
Елементи космічного базування
Елементи космічного базування – це система супутників, які входять до технічних засобів європейської системи «MARS»: супутники «Січ-2», «Landsat 3», «Landsat 5» та «Landsat 7».
Саме ця складова запропонованої розподіленої інтелектуальної IBC дає змогу:
- робити дистанційні супутникові знімки поверхні землі;
- реалізовувати завдання моніторингу агроресурсів із прогнозуванням врожайності сільськогосподарських культур;
- оцінювати рівень (кількісна характеристика) зв’язку сільськогосподарського виробництва зі станом довкілля;
- накопичувати інформацію про стан сільськогосподарських угідь та впливу сільгоспвиробництва на довкілля.
Стаціонарна лабораторія біосферного моніторингу
Стаціонарна лабораторія біосферного моніторингу – це складова запропонованої IBC, яка реалізує повний спектр вимірювань із заданими достовірністю і точністю.
База знань
Важливою складовою запропонованої IBC є база знань, структура якої показана на рис.2.
Рис. 2 Структура бази знань розподіленої інтелектуальної ІВС
База знань побудована на основі фреймових моделей і містить такі групи інформації:
- базу фреймів-еталонів можливих станів довкілля;
- базу фреймів можливих критичних станів довкілля;
- фрейм-відгук, в якому розміщують інформацію про поточний стан довкілля.
До бази знань заноситься інформація, яка створюється системою в процесі прогнозувань можливих змін стану довкілля в коротко- та середньостроковій перспективі.
Запропонована IBC біосферного моніторингу працює відповідно до алгоритму, наведеного на рис. 3.
Рис. 3. Алгоритм функціонування ІВС
РОБОТА ІВС
Робота IBC складається з чотирьох тактів.
Перший такт – вимірювання основних параметрів стану довкілля, визначення швидкості змін цих параметрів у часі (перша похідна) та занесення отриманої інформації до бази даних системи.
Другий такт – оброблення отриманої інформації спільно з існуючими в базі знань граничнодопустимими значеннями параметрів довкілля.
Третій такт – виявлення критичних станів довкілля у визначений момент часу та надання рекомендацій оптимізованого переліку необхідних дій для персоналу ДСНС України.
У цьому ж такті реалізується класифікація поточного стану довкілля за прийнятою в ДСНС системою з подальшим розміщенням отриманої кваліфікаційної інформації у відповідних розділах бази знань системи.
Четвертий такт – реалізація алгоритму прогнозування можливих змін поточного стану довкілля в заданій короткотерміновій перспективі (скажімо через п’ять годин) та виявлення можливих критичних станів із подальшим інформуванням про них персоналу ДСНС України.
Після цього виконується прогнозування можливих змін стану довкілля в середньостроковій перспективі (наприклад, 10 днів), оцінюється наявність можливих критичних станів довкілля та повідомляється персонал ДСНС про можливість виникнення критичних станів через заданий проміжок часу.
Таким чином, запропонована IBC дає можливість отримати комплексну інформацію (про поточний стан довкілля та прогноз), яка разом із статистичною інформацією, розміщеною в окремому розділі бази знань, сприяє прийняттю оптимальних оперативних управлінських рішень керівним складом ДСНС України.
Віталій Кропивницький, УкрНДІЦЗ
Виталій Гусар, УкрНДІПВГ ім. Л. Погорілого
Микола Павлишин, НТУУ (КПІ)
