Details

Данная работа посвящена анализу процесса оформления протоколов измерений качества атмосферного воздуха в производственных экологических лабораториях и разработке прототипа автоматизированной системы на основе алгоритмической обработки данных и декларативного описания правил вариации, обеспечивающей сокращение временных затрат и снижение количества ошибок. Объектом исследования является процесс оформления протоколов измерений качества атмосферного воздуха в производственных экологических лабораториях. Предметом исследования являются методы и средства алгоритмизации и автоматизации формирования протоколов измерений на основе формализации экспертных знаний и декларативных правил валидации. Цель работы – разработка и апробация прототипа автоматизированной системы формирования протоколов измерений качества атмосферного воздуха на основе алгоритмической обработки данных и декларативного описания правил валидации. Задачи, которые выполнены в ходе работы: 1. Провести анализ современного состояния проблемы загрязнения атмосферного воздуха, системы его мониторинга и нормативных требований к оформлению протоколов измерений. 2. Выполнить сравнительный анализ существующих решений для автоматизации лабораторной деятельности (ЛИМС) и выявить их недостатки применительно к задаче оформления протоколов. 3. Разработать концепцию и архитектуру специализированной системы автоматизации для инженеров-экологов, основанную на движке правил и обеспечивающую семантическую валидацию данных. 4. Реализовать прототип системы, включающий модули: графический пользовательский интерфейс, движок правил, систему аудита и генератор документов на основе шаблонов MS Word. 5. Провести экспериментальную апробацию системы, оценив ее эффективность по временным, качественным и экономическим критериям в сравнении с ручным методом оформления протоколов. В результате работы были проанализированы нормативно-правовые акты в области охраны атмосферного воздуха, в частности требования к оформлению протоколов измерений в испытательных лабораториях и сделан обзор существующих методов автоматизации лабораторной деятельности. Также был выполнен анализ систем валидации данных, принципов построения декларативных движков правил и требований к прослеживаемости результатов измерений в соотве6тствии с ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. В работе были использованы следующие информационные технологии: Политех электронная библиотека (elib.spbstu.ru), научная электронная библиотека (www.elibrary.ru), справочно-информационная система «КонсультантПлюс», Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Microsoft Excel, python, единая библиографическая и реферативная база данных рецензируемой научной литературы Scopus, поисковая интернет-система Яндекс. На основании проведенных исследований было принято решение о целесообразности разработки программного прототипа автоматизированной системы формирования протоколов измерений качества атмосферного воздуха.

This work is devoted to the analysis of the process of drawing up atmospheric air quality measurement protocols in production environmental laboratories and the development of a prototype of an automated system based on algorithmic data processing and declarative description of variation rules, which ensures a reduction in time costs and a decrease in the number of errors. The object of research is the process of drawing up atmospheric air quality measurement protocols in production environmental laboratories. The subject of research is the methods and means of algorithmization and automation of the formation of measurement protocols based on the formalization of expert knowledge and declarative validation rules. The purpose of the work is to develop and test a prototype of an automated system for generating atmospheric air quality measurement protocols based on algorithmic data processing and declarative validation rules. The tasks that were completed during the work include: 1. Conducting an analysis of the current state of the problem of atmospheric air pollution, its monitoring system, and regulatory requirements for the preparation of measurement protocols. 2. Performing a comparative analysis of existing solutions for automating laboratory activities (LIMS) and identifying their drawbacks in relation to the task of preparing protocols. 3. Develop a concept and architecture for a specialized automation system for environmental engineers based on a rule engine that provides semantic validation of data. 4. Implement a prototype of the system that includes modules such as a graphical user interface, a rule engine, an audit system, and a document generator based on MS Word templates. 5. Conduct an experimental test of the system and evaluate its effectiveness based on time, quality, and economic criteria compared to the manual method of creating protocols. As a result of the work, the regulatory legal acts in the field of atmospheric air protection were analyzed, in particular, the requirements for the design of measurement protocols in testing laboratories and a review of the existing methods of automation of laboratory activities was made. An analysis of data validation systems, the principles of building declarative rule engines and requirements for traceability of measurement results in accordance with GOST ISO/IEC 17025-2019 was also performed. The following information technologies were used in the work: Polytechnic electronic library (elib.spbstu.ru), scientific electronic library (www.elibrary.ru), reference and information system "ConsultantPlus", Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Microsoft Excel, python, unified bibliographic and abstract database of peer-reviewed scientific literature Scopus, search internet system Yandex. Based on the conducted research, it was decided to develop a software prototype of an automated system for generating atmospheric air quality measurement protocols.