Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

- полезная нагрузка.

Рис. 1. Блок-схема разделения телеметрии (EPS(Electric Power Systems - система электроснабжения), OBC (On-Board Computer) - бортовой компьютер , ADCS (Attitude De-

termination and Control System) - подсистема контроля и определения ориентации, Payload - полезная нагрузка)

Подобное разделение позволит производить обработку и анализ данных по отдельным подсистемам космического аппарата, увеличить быстродействие реализуемых запросов, исключить возможность возникновения ошибки дублирования данных. В качестве примера на рис. 2 представлен пользовательский интерфейс, реализованной базы данных.

Рис. 2. Пользовательский интерфейс, разработанной базы данных

Следующим этапом является тематическая обработка, которая включает в себя:

-сравнение измерений датчиков с модельными значениями физических параметров (например, данные магнитометра с данными модельного поля Земли);

-калибровка данных солнечного датчика и магнитометра по телеметрическим данным

сучетом данных других датчиков КА;

-оценка точности показаний датчиков;

-оперативный анализ полетной ситуации КА (определение ошибок в потоке телеметрии, диапазона изменений телеметрических параметров заданного интервала времени, при-

66

вязка телеметрических данных к орбитальным параметрам и различным системам координат);

-выявление и оповещение о наличии внештатных ситуаций в работе бортовых систем космического аппарата;

-определение ориентации КА.

Программный модуль по обработке данных магнитометра КА включает в себя:

-блок ввода данных, реализующий сбор данных магнитометра и орбитальных данных

вформате TLE. Осуществляется проверка выполнения условия: разность между временем данных магнитометра и временем эпохи TLE должно быть меньше суток;

-блок определение вектора-состояния. По модели усредненного возмущающего движения рассчитывается вектор-состояния КА на данном временном интервале с переменным шагом данных телеметрии;

-блок нахождения вектора магнитной индукции,в качестве модели магнитного поля Земли использовалась дипольная модель;

-блок вывода результатов моделирования и данных магнитометра, определение ошибки. В качестве примера на рис. 3 представлен вектор ошибок модуля вектора магнитной индукции (модели и магнитометра).

Рис. 3. Вектор ошибок модуля вектора магнитной индукции (модели и магнитометра)

Было проведено сравнение данных магнитометра КА Bugsat 1 с модельными данными магнитного поля Земли. По экспериментальным данным рассчитывался модуль вектора магнитной индукции магнитометра.

Вкачестве модели была использована дипольная модель магнитного поля Земли, которая является грубым приближением реального поля Земли, но позволяющая качественно анализировать работу магнитометра. С использованием начальных орбитальных данных КА

вформате TLE и упрощенной модели возмущенного движения КА, был вычислен модуль вектора магнитной индукции дипольной модели. Результаты сравнения представлены на рис. 4.

Врезультате был разработан программный модуль по обмену данными между базой данной и ПО, который позволяет проводить выборку данных для обработки по конкретному датчику за произвольный интервал времени и передавать данные в программный модуль по вторичной обработке телеметрии. Также реализован программный модуля по обработке данных магнитометра КА, который позволяет проводить сравнение данных магнитометра с данными модели магнитного поля Земли, определяет ошибки в измерениях датчика, проводит коррекцию и калибровку магнитометра.

Результаты работы программного модуля по обработке данных магнитометра КА

67

Bugsat 1 показали, что дальнейшее усовершенствование должно быть связано более точной обработкой данных датчика магнитного поля с учетом постоянных и переменных во времени смещений показаний по каждой из трех осей с учетом влияния различных источников ошибок (наличие постоянного магнита на борту, ошибок мягкого и твердого железа, цепи постоянного тока, из-за изменения ориентации аппарата при взаимодействии магнитного момента спутника с магнитным полем Земли).

Созданная база данных телеметрической информации малого космического аппарата используются в лабораторном практикуме «Система телеметрического контроля СМКА. Прием и обработка телеметрии СМКА» при обучении студентов аэрокосмических специальностей Белорусского государственного университета. Полученный опыт, полученный при разработке базы данных телеметрической информации малого космического аппарата, используется в настоящее время в рамках работ по созданию программно-аппаратные средств для лабораторной отработки бортовой аппаратуры нано и пикоспутников по программе Мо- ниторинг-СГ при создании базы данных для вторичной обработки телеметрии бортовых систем имитатора КА.

Рис. 4. Модуль вектора магнитной индукции (модели и магнитометра)

Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь

A.A. Dubovik, Y.V. Kazaryna, A.A. Spiridonov

TELEMETRY DATABASE OF SMALL SATELLITE

The development of small satellite telemetry database is considered. The secondary processing of telemetry is described. The magnetometer data of spacecraft Bugsat 1 are compared with the model data of the Earth's magnetic field

Key words: small satellite, telemetry, database

Belarusian State University, Minsk, Belarus

68

УДК 631.4:556.314 (470.324)

В.Л. Бочаров, Д.С. Трубицын, Ю.А. Устименко

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ИСТОЧНИКОВ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ В РАЙОНЕ НОВОХОПЕРСКИХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (ВОРОНЕЖСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Разработана схема мониторинга подземных вод Новохоперского никеленосного района, используемых для хозяй- ственно-питьевого водоснабжения. Установлено, что их качественный состав в период наблюдений 2014-2017 гг. ни по одному из наблюдаемых компонентов не вышел за пределы установленного санитарными нормами и правилами

Ключевые слова: экология, мониторинг, подземные воды, минерализация, гидрохимический режим, водоносный комплекс

Подземные воды Новохоперского никеленосного района сосредоточены в четырех водоносных комплексах (сверху вниз): неоген-четвертичном, меловом, девонском и архейпротерозойском. Водоносные комплексы отделены друг от друга водоупорами; гидрогеологические окна отсутствуют. Водоотбор к настоящему времени на хозяйственно-питьевые нужды распределен следующим образом (тыс. м3/сут): неоген-четвертичный – 11,7, меловой

– 2,17, девонский – 0,26, архей-протерозойский – 0,05. Общий водоотбор составляет 13,51 тыс. м3/сут, из которого более 85 % приходится на самый верхний неоген-четвертичный водоносный комплекс [1].

Подземные воды девонского комплекса, характеризующиеся высокой минерализацией, для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения используются крайне ограниченно. Возможность проникновения этих вод в верхние водоносные горизонты и комплексы на месторождениях практически исключена из-за отсутствия гидрогеологических окон и наличия достаточно мощных водоупорных горизонтов.

Возможность поступления загрязняющих веществ в продуктивные водоносные горизонты и комплексы в процессе геологоразведочных работ также исключается при своевременном тампонаже скважин и изоляции околоскважинных пространств. Гидродинамический режим, по предварительным данным, сохранится в естественном виде, поскольку дополнительный водоотбор из продуктивных водоносных горизонтов и комплексов в процессе геологической разведки нецелесообразен.

На основании авторских исследований с привлечением обширного фондового и опубликованного материала предыдущих исследований определен фоновый химический состав пресных подземных вод верхнего структурно-гидрогеологического этажа, включающего неоген-четвертичный и меловой водоносные комплексы (табл. 1).

Эти воды по своему качеству соответствуют требованиям, предъявляемым установленным нормам и правилам санитарно-эпидемиологического контроля к объектам хозяйст- венно-питьевого водоснабжения. Они устойчивы в гидрогеохимическом отношении и полностью пригодны для удовлетворения потребностей населения [2].

В связи с началом геологоразведочных работ на сульфидных медно-никелевых месторождениях Новохоперского района была построена сеть гидрогеохимического мониторинга, включающая семь наблюдательных пунктов, расположенных в населенных пунктах вокруг Еланского и Елкинского участков, образующих внутренний контур мониторинга (рисунок). Сведения о наблюдательных пунктах представлены в табл. 2. Результаты мониторинга по главным типообразующим компонентам химического состава подземных вод за 2016 год приведены в табл. 3, по микроэлементам – в табл. 4.

Сопоставление ранее полученных результатов с фондовыми материалами свидетельствует о сохранении общих закономерностей в формировании и распределении химических типов подземных вод. В естественных природных условиях формируются воды HCO3CaMg, HCO3SO4CaNa, HCO3ClCaNa и HCO3ClSO4CaNa типов. Ведущая роль в типообразовании

69

принадлежит гидрокарбонат аниону, кальцию и натрию. Наиболее характерными величинами минерализации, которые могут быть приняты в качестве фоновых, являются – 0,3-0,5 г/дм3 для мелового водоносного комплекса и 0,5-0,7 г/дм3 для неоген-четвертичного водоносного комплекса. Это неудивительно, поскольку пробы воды отбирались по наблюдательным гидрогеологическим скважинам, расположенным вне населенных пунктов.

Таким образом, подземные воды неоген-четвертичного и мелового водоносных комплексов в природном состоянии района Новохоперского месторождения сульфидно-медно- никелевых руд в целом соответствуют требованиям, предъявляемым установленным нормам и правилам санитарно-эпидемиологического контроля. Они устойчивы в гидрогеохимическом отношении и пригодны для удовлетворения потребностей в питьевом водоснабжении.

Совсем иная ситуация складывается при анализе данных мониторинга по колодцам в населенных пунктах по периметру горного отвода месторождений. В 2016 году в колодцах населенных пунктов при сохранении установленного соотношения типообразующих компонентов подземные воды неоген-четвертичного водоносного комплекса, используемого для хозяйственно-питьевого водоснабжения, наблюдалось заметное повышение против ПДК концентраций щелочных металлов, гидрокарбонат аниона и особенно нитратов (табл. 3). Среди микроэлементов выделяются цинк, свинец и никель, превышающие значения ПДК на

20-30 %.

Подобная тенденция сохраняется и по результатам мониторинга в 2017 году: попрежнему сохраняется высокое содержание натрия, гидрокарбонат аниона, нитратов, жесткости (табл. 5 и 6). Среди микроэлементов практически полностью сохраняется уровень концентраций 2016 года. Важно отметить, что вода, отобранная из скважины пос. Елань-Колено характеризуется более устойчивым химическим составом: превышения ПДК только по гидрокарбонат аниону и нитратам.

Таким образом, можно считать, что геологоразведочные работы не оказали существенного негативного влияния на подземные воды, используемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Источником загрязнения их являются поверхностные воды, формирующиеся в населенных пунктах и подверженные влиянию хозяйственно-бытовой деятельности населения.

70