Застосування програмного забезпечення з метою оптимізації системи поводження з побутовими відходами міста Житомир

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАСТОСУВАННЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ З МЕТОЮ ОПТИМІЗАЦІЇ СИСТЕМИ ПОВОДЖЕННЯ З ПОБУТОВИМИ ВІДХОДАМИ МІСТА ЖИТОМИРА

А.В. Ільченко

І.В. Давидова

І.Г. Коцюба

Постановка проблеми. Сучасний етап екологічного розвитку України потребує впровадження ефективних систем збирання, транспортування та переробки твердих побутових відходів. Значимість цього завдання визначається великою кількістю твердих побутових відходів (ТПВ), що утворюються внаслідок діяльності людини [1].

Збирання, транспортування і захоронення відходів є взаємопов'язаними етапами процесу санітарного очищення населених пунктів, що спільно з механізмами раціонального природокористування і охорони довкілля складають систему екологічної безпеки функціонування міського господарства. Недосконалість системи збирання і видалення ТПВ призводить до захаращення території міста, порушення екологічних і санітарних вимог щодо поводження з відходами побуту, низької ефективності функціонування спеціалізованих підприємств, пов'язаних з ТПВ, на всіх етапах його існування. Мережа збирання постійно змінюється з часом, тому необхідно розглядати її як складну динамічну відкриту еколого-економічну систему.

На процес утворення, збирання, вивозу і утилізації ТПВ впливає безліч чинників (кількість населення, його життєвий рівень, ступінь розвитку соціальної інфраструктури тощо), з одного боку, а з другого боку, система поводження з відходами впливає на більшість характеристик життєдіяльності людини [1-3].

Об'єкти та методика досліджень. Об'єктом дослідження є система поводження з ТПВ і особливості її функціонування (на всіх етапах існування передбачаються виконання) для поліпшення екологічних, економічних і соціальних результатів. Дослідження таких завдань: 1) розроблення теоретико-методологічних підходів вдосконалення функціонування системи поводження з ТПВ; 2) розроблення системи планування, організації й керування процесами перевезень ТПВ; 3) створення науково-методичного й програмного забезпечення для реалізації системи планування, організації й керування процесами вивезення ТПВ на переробку й поховання.

Дослідження полягає в розвитку теоретико-методологічних положень, розробленні наукових і практичних методів, математичних моделей підвищення функціонування системи поводження ТПВ: створення бази даних, математичної моделі оптимізації функціонування системи вивезення ТПВ; методики формування оптимальних маршрутів перевезення ТПВ автомобілями; дослідження особливостей, що враховують масштаби міста; система планування, організації й керування процесами перевезення ТПВ на території міста Житомир.

Результати досліджень. Для процесу утилізації сміття створено локальну спеціалізовану геоінформаційну систему (ГІС). Система складається з двох програм: одна - виконує картографічні функції, а інша, «ЕКО Мусор», - виконує розрахунково-аналітичні функції [2, 3].

Картографічна частина системи складається з креслень, які містять в собі тематичні шари, та внутрішньої бази даних, що містить в собі допоміжну інформацію. На окремому шарі, який називається «graph», знаходяться позначки місць розташування сміттєзбірних майданчиків, місць несанкціонованих звалищ, точок повороту, шляхів сполучення, а також позначки сміттєпереробних пунктів. Всі просторові та кількісні характеристики об'єктів з цього шару в подальшому експортується в проміжну базу даних. Маршрути руху сміттєвозів знаходяться на окремих шарах, які автоматично створюються при імпортуванні інформації з проміжної бази даних.

Позначки сміттєзбиральних майданчиків представлені у вигляді кілець, центр яких вказує на координати розташування пункту, а радіус - на кількість контейнерів на майданчику. У внутрішній базі даних карти розміщується інформація про належність даної позначки до окремого класу та деякі технічні позначення характеристики. Місця несанкціонованих звалищ та сміттєпереробні пункти мають аналогічні позначення, але відрізняються кольором та інформаційним значенням радіуса кола.

Шляхи сполучення позначаються у вигляді відрізків між пунктами повороту та сміттєзбиральними майданчиками. За допомогою цих відрізків визначаються можливі шляхи проїзду, які слід встановлювати лише в тих місцях, де можливий проїзд сміттєзбиральної техніки. Щоб розпочати роботу з ГІС, необхідно завантажити модуль «gis_util.fas», який містить допоміжні функції. Для цього необхідно в головному меню програми вибрати пункт «Сервис > Приложения», в допоміжному вікні вибрати необхідний модуль та натиснути кнопку «Загрузить» (рис. 1).

Таким чином будуть завантажені такі функції: -«set_vertex» - команда виконує встановлення точок повороту (рис. 2);

Рис.1. Завантаження модуля ГІС в середовище AutoCAD

Рис.2. Встановлення точки повороту

«set_garbage» - команда виконує встановлення майданчику збирання твердих побутових відходів (ТПВ), як аргумент функції необхідно вказати кількість сміттєвих баків (рис. 3);

«set_grbage_vertex» - команда виконує встановлення місця збору сміття. Це може бути сміттєпереробний завод чи полігон (рис. 4);

Рис.3. Встановлення точки розташування сміттєзбирального майданчика з 5-ма контейнерами

Рис.4. Встановлення точки розташування полігону

«set_n_garbage» - ця команда виконує функції, схожі з командою set_garbage. Вона використовується для встановлення місць несанкціонованих сміттєзвалищ, як аргумент функції необхідно вказати об'єм накопичених відходів;

«gen_graph» - ця команда використовується аналітичною частиною ГІС (рис. 5);

«set_roads» - ця команда використовується для імпорту картографічної інформації з проміжної бази даних, яку створює аналітична частина ГІС.

Для кожного маршруту руху сміттєзбиральної техніки (полігон ТПВ - пункти збору сміття - полігон ТПВ) команда створює окремий шар, назва якого складається з приставки до імені (перший аргумент функції) та номеру маршруту (другий аргумент функції).

Маршрут руху сміттєвоза буде зображено ламаними лініями, а майданчики збору - червоними кільцями з текстовим підписом поряд. Щоб розпочати роботу з цією командою, в командному рядку необхідно ввести (SET_ROADS <приставка до назви файлу> <ім'я файлу>) та натиснути «Enter» (рис. 6). Для створення тематичних карт зручно користуватися командою «Диспетчер свойств слоев», вибираючи, залежно від мети, необхідні для відображення шарів, коригуючи їх властивості тощо (рис. 7). Таким чином, можна створювати як карти окремих маршрутів, так і групи маршрутів для району. Аналітична частина ГІС представлена окремою програмою - «ЕКО Мусор».

Рис.5. Імпорт маршрутів сміттєвозів з проміжної бази даних

Рис.6. Створення проміжної бази даних

Інтерфейс програми представлено на рис. 8. В лівій частині вікна знаходяться поля для настроювання параметрів, які будуть використані в розрахунках. В полі «Місткість контейнера» можна вказати об'єм якого контейнера використовується в розрахунках. Поле «Наповненість контейнеру» дозволяє вказати, який об'єм контейнера заповнений сміттям. Поле, яке знаходиться нижче, дозволяє вибрати тип сміттєзбиральної машини, можливості якої будуть враховані при розрахунках. Поле «Швидкість руху» дозволяє вказати швидкість сміттєвоза на маршруті руху. Вказане значення враховується в розрахунках часу витраченого в процесі збору сміття. «Час розвантаження» - в цьому полі слід вказати кількість хвилин, яка необхідна сміттєвозу для розвантаження на полігоні ТПВ. В нижній частині вікна програми розміщено три поля.

Рис.7. Вибір маршрутів, які необхідно відобразити для стовщення тематичної карти

Рис.8. Вигляд графічного інтерфейсу аналітичної частини ГІС «ЕКО Мусор»

Після закінчення завантаження користувач може виконати необхідні настроювання перед початком розрахунків. Аналіз граф із вказаним користувачем параметрами починається з визначення маршрутів між всіма майданчиками сміттєзбору, а також точкою місця збирання. Результати розрахунків записуються в таблицю шляхів для подальшого використання при розрахунках маршрутів збору. Весь процес програми супроводжується графічним відеозображенням у вікні програми. Кожен крок детально документується і записується в файл log.txt, а по закінченні розрахунків в кінець файлу записується сумарна інформація (рис. 9).

Рис.9. Графічне відеозображення пошуку маршрутів вивезення ТПВ

програмний сміття утилізація геоінформаційний

Висновки та перспективи подальших досліджень

Розроблено науково-методичне й програмне забезпечення для реалізації системи планування, організації й керування процесами вивезення ТПВ на збирання та вивезення сміття. Впровадження такої системи дає змогу забезпечити оперативне управління роботою транспортних засобів для перевезення ТПВ міста.

Література

1. Савуляк В. І. Технічне забезпечення збирання, перевезення та підготовки до переробки твердих побутових відходів : монографія / В. І. Савуляк, О. В. Березюк. -- Вінниця : УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. -- 218 с. -- ISBN 966-641-194-6 (в пер).

2. Самойленко В. М. Основи геоінформаційних систем. Методологія : навчальний по- сібник / В. М. Самойленко -- К. : Ніка-Центр, 2003. -- 276 с.

3. Світличний О. О. Основи геоінформатики : [навчальний посібник] / О. О. Світ- личний, С. В. Плотницький. -- Суми : Університетська книга, 2006. -- 295 с. ISBN 966-680-234-1.

Размещено на Allbest.ru