WSPOMAGANIE BADAŃ HAŁASÓW PRZEMYSŁOWYCH I ŚRODOWISKOWYCH: DOŚWIADCZENIA I PERSPEKTYWY

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Jan Kaźmierczak Dr inż. Marek Komoniewski Mgr inż. Waldemar Paszkowski Katedra Podstaw Systemów Technicznych Wydział Organizacji i Zarządzania Politechnika Śląska WSPOMAGANIE BADAŃ HAŁASÓW PRZEMYSŁOWYCH I ŚRODOWISKOWYCH: DOŚWIADCZENIA I PERSPEKTYWY Streszczenie W referacie pokazano syntetyczny przegląd prac badawczych, prowadzonych od wielu lat w Katedrze Podstaw Systemów Technicznych i ukierunkowanych na wykorzystanie różnorodnych narzędzi informatycznych do wspomagania badań hałasu. Pierwsza część referatu zawiera opis wybranych projektów badawczych, zrealizowanych w latach ubiegłych. W części drugiej przedstawiono skrótowo projekty obecnie realizowane. W części końcowej referatu omówiono założenia i wstępne wyniki badań nad wykorzystaniem systemów informatycznych klasy CAD oraz GIS w realizacji zadań związanych z hałasem, głównie środowiskowym. 1. Narzędzia komputerowego wspomagania zadań projektowych środków redukcji hałasu Od wielu lat w Katedrze Podstaw Systemów Technicznych prowadzone są badania nad zastosowaniem narzędzi informatycznych do wspomagania badań hałasu. Głównym nurtem tych badań jest opracowanie sposobów wykorzystania narzędzi komputerowych do wspomagania zadań z zakresu ograniczania negatywnych oddziaływań hałasów przemysłowych i środowiskowych na człowieka. W początkowym etapie badania skupiały się wokół problemu opracowania metodologii wspomagania projektowania i konstruowania środków biernej redukcji hałasu i te w latach były finansowane ze środków KBN w ramach projektu badawczego 707B Jako punkt wyjścia w tym projekcie badawczym przeprowadzono analizę algorytmów projektowania i konstruowania typowych środków biernej redukcji hałasu. Na podstawie uzyskanych wyników analizy możliwe stało się opracowanie tzw. algorytmu ogólnego, jako podstawy identyfikacji podatności na wspomaganie komputerowe zadań projektowokonstrukcyjnych mieszczących się w ramach algorytmu. Opracowany algorytm pozwolił na identyfikację możliwości i podatności wyodrębnionych zadań cząstkowych na wspomagania komputerowe. Stwierdzono, że poszczególne zadania cząstkowe charakteryzują się specyfiką określoną zarówno przez cel, jaki należy w ramach danego zadania uzyskać, jak i przez sposób realizacji tego celu. Identyfikacja celów i sposobów osiągnięcia ich umożliwiła określenie wymagań dotyczących zastosowania w tym obszarze klas narzędzi komputerowych. Zgodnie z takim kryterium wyróżniono następujące klasy narzędzi: narzędzia obliczeniowe narzędzia gromadzące, przechowujące i dostarczające dane narzędzia do symulacji i wizualizacji 1

2 narzędzia bazujące na uzupełnieniu wiedzy projektanta z zakresu realizowanych zadań narzędzia optymalizujące wybór rozwiązań cząstkowych Odrębnym kryterium klasyfikacji narzędzi komputerowych była ich dostępność, czyli możliwość wykorzystania danego narzędzia do realizacji określonego zadania. Stwierdzono, że obok profesjonalnego, dostępnego na rynku i często drogiego oprogramowania, przeznaczonego dla doświadczonych specjalistów w dziedzinie badań hałasu, brak jest narzędzi przeznaczonych dla inżynierów, którzy w swoich działaniach (np. przy projektowaniu maszyn i urządzeń) są zobligowani do stosowania kryteriów redukujących oddziaływanie hałasu na otoczenie. Dlatego autonomicznym celem prowadzonych prac badawczych stało się opracowanie praktycznych aplikacji wybranych narzędzi komputerowych. Jako przykład wyników zrealizowanych zadań przedstawiono poniżej dwie klasy takich narzędzi. Pierwszą z nich reprezentuje narzędzie o charakterze poradnika komputerowego, którego istota działania sprowadza się do przekazania lub uzupełnienia wiedzy projektanta środków biernej redukcji hałasu Rys. 1. Rys 1. Przykładowe okna aplikacji Poradnika Wielodyscyplinarny charakter procesu projektowania biernych środków, w realizacji którego istnieje potrzeba powiązania różnych dziedzin wiedzy a w szczególności z zakresu generowania i propagacji zjawisk wibroakustycznych z wiedzą o sposobach postępowania w rozwiązywaniu cząstkowych zadań projektowych stanowił punkt wyjścia do opracowania tego typu narzędzia. Poradnik miał strukturę opisów pomocowych spotykanych w typowym 2

3 oprogramowaniu działającym w środowisku MS Windows i przekazywał użytkownikowi informację w formie zaleceń, porad lub wytycznych, zapisanych w postaci tekstowej (hipertekst) uzupełnionych o prezentację graficzną wybranych zagadnień lub rozwiązań konstrukcyjnych. Drugą klasę opracowanych w ramach omawianego projektu badawczego narzędzi stanowią bazy danych. Narzędzia te umożliwiają gromadzenie, przechowywanie i udostępnianie danych dla potrzeb realizacji zadań cząstkowych objętych algorytmem. Na poszczególnych etapach procesu projektowania i konstruowania biernych środków redukcji hałasu wymagany jest odpowiedni rodzaj informacji ponieważ każde zadanie cząstkowe cechuje odmienna specyfika wymagająca indywidualnego rozwiązania. W zależności od przeznaczenia, zawartości informacji oraz struktury bazy narzędzia w omawianym obszarze mogą być wykorzystane do pozyskiwania: danych dotyczących gotowych rozwiązań konstrukcyjnych, spełniających zbiór wymogów zidentyfikowanych dla danej sytuacji akustycznej, które z pominięciem etapu projektowania i konstruowania spełniają warunki umożliwiające ich bezpośrednie zastosowanie (np. oferowane przez producentów gotowe kabiny dźwiękoizolacyjne, ekrany akustyczne, itp.) danych stanowiących punkt wyjścia do realizacji kolejnych zadań cząstkowych w procesie projektowania i konstruowania (np. baza danych materiałów dźwiękochłonnych lub płyt dźwiękoizolacyjnych) danych uzupełniających realizację procesu projektowego (baza danych norm, wyposażenia pomiarowego, baza danych wyników pomiarowych itp.) W wyniku prac badawczych opracowano prototypowe aplikacje baz danych. Jako przykład może służyć, przedstawiona na Rys. 2 (jeden z protokołów komunikacji z użytkownikiem) baza danych katalogowych o materiałach i środkach przeciwhałasowych. Informacje w niej zawarte obejmują cechy charakteryzujące materiały/wyroby i środki przeciwhałasowe tj. ekrany akustyczne, obudowy dźwiękochłonno-dźwiękoizolacyjne, przegrody dźwiękoizolacyjne. Rys. 2. Przykład monitu bazy danych służącego do określania Kryteriów wyboru przy doborze kabiny dźwiękoizolacyjnej Baza danych spełnia wszystkie wymogi dotyczące projektowania tej klasy narzędzi. Użytkownik posiada możliwość wykonywanie szeregu operacji dotyczących wprowadzania, 3

4 modyfikacji i wyszukiwania danych oraz dokonania szacunkowej weryfikacji skuteczności wybranych rozwiązań. 2. Badania w zakresie integracji narzędzi wspomagania Doświadczenia uzyskane w realizacji zadań badawczych przedstawionych powyżej stanowiły punkt wyjścia do ich kontynuacji. Za główny cel badań postawiono opracowanie sposobu zintegrowanego wspomagania projektowania środków biernej redukcji hałasu. Cel ten wynikał z wcześniej zidentyfikowanych ograniczeń narzędzi wspomagających w pierwszym etapie badań. Jako główne ograniczenia zidentyfikowano: bierny charakter narzędzi: wpływ użytkownika na zakres i jakość pozyskanej informacji uwarunkowany jest zawartością danych zgromadzonych w poradniku i bazie danych, brak możliwości określenia kompleksowego sposobu redukcji hałasu dla konkretnie zidentyfikowanej sytuacji. Ponadto stosowanie pojedynczych narzędzi, wspomagających wybrane zadanie projektowe, nie we wszystkich przypadkach jest skuteczne i celowe. Często zachodzi sytuacja, gdy poszczególne zadania przenikają się wzajemnie. Innymi słowy, rezultat realizacji jednego zadania cząstkowego jest niejednokrotnie punktem wyjścia dla innego zadania. Tak zidentyfikowane ograniczenia stanowiły punkt wyjścia do poszukiwań alternatywnych rozwiązań i opracowania koncepcji zintegrowanego sposobu wspomagania projektowania środków biernej redukcji hałasu. Ponadto w wyniku badań stwierdzono, że problem integracji realizacji zadań w projektowaniu środków biernej redukcji hałasu za pomocą środków komputerowych nie odnosi się tylko do aspektu narzędziowego lecz obejmuje zagadnienia dotyczące przebiegu i organizacji procesu pr-ks tj: integrację zasobów wiedzy projektanta środków biernej redukcji hałasu (np. z obszaru akustyki, mechaniki, ergonomii itp.), integrację działań projektanta z możliwościami oferowanymi przez producentów i dostawców wytworów przeciwhałasowych oraz z indywidualnymi potrzebami zleceniodawcy, integrację poszczególnych stadiów procesu projektowego (np. identyfikacja akustyczna źródeł hałasu, procedury doboru środków przeciwhałasowych, oszacowanie skuteczności redukcji hałasu, analiza pola możliwych rozwiązań, wybór rozwiązania optymalnego, itp.) integrację różnorodnych narzędzi i technik komputerowych (tj. procedur, programów, jednolity format wymiany danych). Rozważania powyższe stanowiły podstawę do podjęcia prac nad stworzeniem systemu zintegrowanego wspomagania, zarządzającego procesem projektowania środków biernej redukcji hałasu maszyn. W ramach realizacji projektu badawczego KBN 7T07B05015 zaproponowano koncepcję, która opierała się na założeniu, że poszczególne elementy procesu - zadania cząstkowe są wspomagane za pośrednictwem wcześniej rozpoznanych narzędzi cząstkowych, natomiast nadzór i kierowanie realizacją tych zadań odbywa się za pomocą odpowiednio skonstruowanego systemu doradczego (Rys. 3). 4

5 Rys. 3. Koncepcja zintegrowanego systemu wspomagania Praktycznym efektem takiego podejścia było opracowanie prototypowego narzędzia o nazwie PROJEKT BRH. Narzędzie to przeznaczone jest do wspomagania działań projektowych dla konkretnego przypadku, gdy istnieje konieczność wprowadzenia do systemu danych wejściowych opisujących ten przypadek. Są to dane o charakterze akustycznym (np. wartość poziomu dźwięku ) oraz parametry geometryczne (wymagane wymiary) i cechy funkcjonalne (instalacja, wyposażenie) (patrz Rys. 4). Rys. 4. Przykład formularza do wprowadzania danych w systemie PROJEKT BRH. Weryfikacja poprawności doboru elementów środka przeciwhałasowego sprowadza się w omawianym narzędziu do uruchomienia procedury wnioskowania. Proces wnioskowania polega na poszukiwaniu odpowiednich informacji zawartych w bazie wiedzy i porównaniu 5

6 ich z wartościami parametrów podanymi przez użytkownika lub przetworzonymi przez system. Efektem finalnym procesu wnioskowania jest wygenerowanie listy zaleceń opisujących działania jakie należy zrealizować dla wybranego środka redukcji w celu poprawy jej skuteczności Rys. 5. Rys. 5. Przykład wygenerowanej listy zaleceń 3. Analiza pól akustycznych z wykorzystaniem narzędzi symulacyjnych Wraz z rozwojem technik komputerowych, w ostatnich kilku latach można zaobserwować pojawienie się profesjonalnych narzędzi symulacyjnych, dostosowanych do analizy zjawisk akustycznych w dowolnych przestrzeniach zamkniętych i otwartych. Narzędzia takie umożliwiają opracowanie odpowiednich rozwiązań redukcji hałasu, które poprzez symulację i wizualizację komputerową można analizować wielowariantowo i dostosować do wymaganych dla danego przypadku kryteriów. Prowadzone w Katedrze Podstaw Systemów Technicznych badania (m in.bk-3/roz-5/98) obejmowały szereg zagadnień dotyczących zachowań akustycznych źródła hałasu, a w szczególności: analizę możliwości zastosowania różnych koncepcji rozwiązań przeciwhałasowych (różne układy środków przeciwhałasowych, zmienna konfiguracja itp.) analizę rozkładu pól akustycznych ze zmieniającym się rozmieszczeniem środków przeciwhałasowych, dobór odpowiednich materiałów dźwiękochłonnych i dźwiękoizolacyjnych badanie miejsc, w których może przebywać człowiek, narażony na wpływ efektów akustycznych. Realizacja wymienionych czynności z zastosowaniem technik symulacyjnych już na etapie projektowania powoduje istotne ograniczenie czasu i kosztów budowy układów ochrony przed hałasem, szczególnie układów złożonych. Wykorzystanie narzędzi komputerowych w omawianych obszarze wiąże się ściśle z potrzebą odwzorowania 6

7 analizowanej przestrzeni za pomocą trójwymiarowych modeli komputerowych. Dlatego szczególnie istotny kierunek badań rozwijany w Katedrze Podstaw Systemów Technicznych skupia się nad opracowaniem sposobów integracji narzędzi typu CAD z narzędziami przeznaczonymi do symulacji pól akustycznych (patrz Rys. 6). Rys. 6. Przykład wyników symulacji w programie Raynoise rozkładu pola akustycznego w przestrzeni zamkniętej przed i po wprowadzeniu zabezpieczeń przeciwhałasowych 4. Wykorzystanie narzędzi symulacji propagacji dźwięku w oszacowaniu zagrożenia hałasem Badania inwentaryzacyjne w zakresie wspomagania zadań projektowania środków redukcji hałasu pozwoliły określić możliwości integracji tych zadań. W wyniku dalszych badań nad możliwościami wykorzystania narzędzi symulacji propagacji dźwięku w oszacowaniu zagrożenia hałasem wystąpił problem co do sposobu integracji zadań i narzędzi komputerowego wspomagania projektowania. Na podstawie przeprowadzonej identyfikacji podatności zadań na komputerowe wspomaganie oszacowania zagrożenia hałasem oraz identyfikacji możliwości zastosowania dostępnych narzędzi wystąpiła potrzeba opracowania prototypowego narzędzia, zintegrowanego z narzędziami typu CAD. Opracowane narzędzie o nazwie Maphal przeznaczone jest do analiz akustycznych oraz do oszacowania zagrożenia hałasem człowieka w projektowanym środowisku pracy, dla różnych wariantów akustycznych działania źródeł hałasu. Przyjęto w programie jako podstawę komunikacji z użytkownikiem wykorzystanie metod wizualizacji do prezentacji wprowadzanych danych jak i do prezentacji wyników obliczeń. Program ma charakter interaktywny, za pomocą wskazania myszki oraz wprowadzanych danych z klawiatury następuje komunikacja użytkownika z dostępnymi funkcjami programu. Przeprowadzenie analizy obliczeń zagrożenia hałasem człowieka dla różnych wariantów/stanów akustycznych źródeł hałasu wymaga dla każdego takiego wariantu wygenerowania odrębnego zbioru tj. pliku symulowanych parametrów akustycznych w programie Raynoise. Przyjęto w założeniach, że użytkownikiem programu Maphal jest projektant-akustyk, który samodzielnie podejmuje decyzje co do wyboru ilości plików wejściowych symulowanych parametrów akustycznych. Struktura wewnętrzna programu Maphal obejmuje: procedury sterujące działaniem programu tj. procedura wyszukiwania znaków w pliku danych, procedura konwersji pobranych znaków na wartości, procedura obliczeń parametrów akustycznych, funkcje programu. 7

8 Działanie funkcji programu sprowadza się do: wczytania pliku z bazy danych, ilościowego wyboru obiektów w pomieszczeniu, wprowadzania danych przez użytkownika (za pomocą myszki i klawiatury), usuwania wprowadzonych przez użytkownika danych, wizualizacji danych i wyników obliczeń, generowania raportu. Rys 7. Widok okna menu głównego programu wraz z przykładem założeń i wynikami obliczeń 8

9 Program Maphal w ramach swych podstawowych funkcji pozwala analizować i oszacowywać zagrożenie hałasem dla dowolnie wybranych przez użytkownika miejsc (na wizualizowanej mapie) wraz z przypisaniem im czasów obecności/przemieszczania się człowieka, w projektowanym dla niego środowisku pracy (patrz Rys.7). W ramach funkcji realizujących obliczenia, program Maphal umożliwia przeprowadzenie obliczeń parametrów akustycznych, w zależności od wyboru przez użytkownika opcji ustalenia obecności/przemieszczania się człowieka. W grupie tej możliwe są następujące opcje/warianty wprowadzania współrzędnych: droga bez punktów stacjonarnych: wskazanie co najmniej dwóch dowolnie rozmieszczonych punktów na wizualizowanej mapie poziomów dźwięku powoduje wyznaczenie drogi przejścia pomiędzy tymi punktami. Wybrana droga zostaje automatycznie dyskretyzowana na stałe odległości, wynikające z gęstości przyjętych punktów w węzłach siatki obliczeń. W opcji tej podaje się stały czas przejścia pomiędzy kolejnymi punktami węzłowymi siatki mapy Rys. 7, punkty stacjonarne: w opcji tej każdemu wskazanemu punktowi na mapie przypisuje się czas obecności człowieka w tym punkcie, droga z punktami stacjonarnymi: opcja ta stanowi złożenie dwóch opcji opisanych powyżej. Wybór jej pozwala na wprowadzenie na drodze przemieszczania się człowieka punktów stacjonarnych. droga minimalna: wybór tej opcji umożliwia wizualizację drogi przemieszczania się człowieka o najmniejszym poziomie ekspozycji na hałas spośród wszystkich analizowanych dróg (w ramach jednej, bądź kilku analizowanych map). Dla każdej w/w opcji program umożliwia obliczenie: poziomu sumarycznego lub poziomu w paśmie częstotliwości oktawowych ekspozycji na hałas dla wybranych punktów obecności człowieka i określonego czasu jego narażenia (Rys. 8), Rys. 8. Przykład wizualizacji obliczeń poziomów dźwięku dla różnych częstotliwości na analizowanej mapie poziomu ekspozycji na hałas w odniesieniu do 8-godzinnego dnia pracy dla poziomu sumarycznego lub poziomu w paśmie częstotliwości oktawowych (Rys. 8), ze 9

10 szczególnym uwzględnieniem różnych przypadków miejsc obecności człowieka i czasu jego narażenia w tych miejscach, dawki hałasu w odniesieniu do 8-godzinnego dnia pracy, podstawowych parametrów statystycznych (dla wskazanych punktów na mapie) rozkładu prawdopodobieństwa zagrożenia hałasem tj. rozkładem normalnym, z uwzględnieniem różnych wariantów akustycznych działania źródeł (Rys. 9). Rys. 9. Przykład wizualizacji obliczeń parametrów statystycznych poziomów dźwięku z wykorzystaniem rozkładu normalnego 5. Założenia i wyniki wstępne badań hałasu środowiskowego z wykorzystaniem narzędzi klasy GIS Jednym ze znaczących kierunków zastosowań rozwiązań informatycznych w dziedzinie inżynierii środowiska jest możliwość wykorzystania Systemów Informacji Geograficznej (GIS) w zarządzaniu zadaniami z obszaru identyfikacji niekorzystnych oddziaływań na środowisko. Systemy GIS poprzez integrację informacji zawartych w cyfrowych mapach kartograficznych terenu z relacyjnymi bazami danych tworzą szerokie możliwości analizy danych przestrzennych, sprowadzających się m. in. do oceny skutków zagrożenia środowiska w tym zagrożenie hałasem. Analizy te mają szczególne znaczenie w sytuacjach gdy istnieje potrzeba powiązania różnego typu danych np. danych o stanie środowiska z danymi demograficznymi w celu oszacowania liczby mieszkańców danego terenu narażonych na oddziaływanie hałasu. W ostatnich latach w Katedrze Podstaw Systemów Technicznych podjęto prace badawcze (BW-502/ROZ-5/2001), których celem było rozpoznanie możliwości aplikacyjnych wybranych programów opartych na technikach GIS w obszarze inżynierii środowiska. Główny nacisk położono na inwentaryzację oprogramowania GIS praktycznie wdrożonego przez jednostki krajowej administracji lokalnej. Inwentaryzacja obejmowała przede wszystkim rodzaj wykorzystywanego oprogramowania oraz główne obszary zastosowań. W celu realizacji tak sformułowanego zadania badawczego opracowano ankietę, którą rozprowadzono w wybranych jednostkach administracji lokalnej. Uzupełnieniem badań była 10

11 identyfikacja możliwości dostępnych na rynku programów GIS dla dokonania analizy porównawczej w zakresie możliwości wykorzystania wybranych aplikacji do rozwiązywania zadań z obszaru inżynierii środowiska. W szczególności zakres przeprowadzonych badań obejmował następujące zagadnienia: ankietyzację rozpowszechnienia programów GIS w jednostkach administracyjnych: rozpoznanie oprogramowania GIS wdrożonego w wybranych urzędach samorządu lokalnego identyfikację celów i przeznaczenia użytkowanych programów i aplikacji. rozpoznanie możliwości aplikacyjnych wybranych programów bazujących na technikach GIS rozpoznanie możliwości pracy grupowej w systemach GIS jako sposobu wymiany informacji i integrowania działań specjalistów z różnych dziedzin. Z przeprowadzonych badań ankietowych wynika, że poziom wdrożenia systemów GIS w jednostkach administracyjnych jest wysoki (91%), ale nie znajduje odbicia w zakresie wykorzystania możliwości jakie oferuje posiadane przez te jednostki oprogramowanie. Oprogramowanie to jest wykorzystywane głównie do tworzenia map tematycznych dla potrzeb administracyjnych i zarządzania infrastrukturą (Rys. 10). zasób geodezyjny ewidencja dróg, budynków ochrona przeciwpowodziowa wypadki drogowe planowanie przestrzenne transport ochrona środowiska opracowywanie map tematycznych zarządzanie infrastrukturą administracyjna gospodarcza rodzaj działalności Rys 10. Obszar stosowania oprogramowania GIS Przyczyny niewielkiego wykorzystania możliwości oprogramowania GIS szczególnie w dziedzinie inżynierii środowiska są dwojakie: brak odpowiednio przeszkolonych pracowników do pracy z oprogramowaniem i tworzeniem baz danych, brak wyspecjalizowanych jednostek w tych urzędach zajmujących się zadaniami, które mogą zostać zrealizowane w oparciu o technologie GIS. Tak zidentyfikowane ograniczenia stanowiły podstawę do kontynuowania rozpoczętych prac badawczych, skupiających się nad opracowaniem systemu tworzenia i eksploatacji map akustycznych dużych i średnich miast. Założono, że system taki opierać się będzie na jednolitej metodyce zgodnej z wymaganiami ustawy Prawo ochrony środowiska (Dz. U. z dn ) i dyrektywą Unii Europejskiej UE COM(2000) 468 dotyczącej oceny i zarządzania hałasem środowiskowym. 11

12 Wymagania wspomnianych powyżej dokumentów nakazują tworzenie planów akustycznych składających się z dwóch zasadniczych części: graficznej w postaci cyfrowej mapy terenu zurbanizowanego z warstwą zawierającą informację o zagrożonych hałasem obszarach; opisowej w postaci bazy danych zawierającej ilościowe informacje m. in. o źródłach hałasu występujących na danym terenie, liczbie zagrożonej ludności itp. Zgodnie z tak przyjętym wymogiem rozpoczęte w Katedrze Podstaw Systemów Technicznych badania w omawianym zakresie realizowane są wg planu przedstawionego na schemacie Rys.11. Obecnie podjęte badania wstępne obejmują rozpoznanie metod identyfikacji pól akustycznych w obszarach zurbanizowanych. Najskuteczniejszą metodą identyfikacji pola akustycznego jest bezpośredni pomiar poziomu dźwięku w wybranych punktach terenu. Z punktu widzenia organizacji przeprowadzenie pomiarów akustycznych na obszarze dużego miasta jest zadaniem pracochłonnym i czasochłonnym, a w przypadkach identyfikacji efektów oddziaływań na środowisko inwestycji planowanych (przebudowa drogi, budowa zakładu przemysłowego) niemożliwym do zrealizowania. Opracowanie podkładów rastrowych terenu 1 Przygotowanie mapy cyfrowej terenu Prezentacja obiektów za pomocą symboli Prezentacja obiektów za pomocą tabel Analiza metod identyfikacji pól akustycznych terenów zurbanizowanych Wybór metody prognozowania 2 Opracowanie prognozy w wyznaczonych punktach Opracowanie procedur wyznaczenie poziomu hałasu na podstawie algorytmu Opracowanie struktury bazy danych i sposobu umieszczania wyników w tabelach Opracowanie planu i organizacji pomiarów weryfikacyjnych Weryfikacja wyników prognozy z danymi pomiarowymi 3 Opracowanie warstwy umożliwiającej wizualizację rozkładu poziomu hałasu Opracowanie procedur łączenia danych opisowych i graficznych Przypisanie grafiki prognostycznym danym tabelarycznym 4 Testowanie Rys. 11. Schemat realizacji badań z wykorzystaniem systemów GIS i metod prognozowania hałasu Alternatywny sposób identyfikacji pola akustycznego w proponowanej metodyce tworzenia planów akustycznych miast opierać się może na wykorzystaniu metod prognozowania klimatu akustycznego. Wybór właściwej dla danego obszaru metody prognozowania ma zasadnicze znaczenie decydującej o dokładności opracowywania planu 12

13 akustycznego miasta. Metody te sprowadzają się zasadniczo do zastosowania odpowiednich modeli matematycznych prognozy uwzględniających szereg uwarunkowań pozaakustycznych umożliwiających wyznaczenie poziomu dźwięku w rozpatrywanych punktach. Do takich uwarunkowań można zaliczyć następujące zjawiska i parametry: zjawiska wynikające z zabudowania przestrzeni zurbanizowanej; zjawiska niezależne od charakteru zabudowy (pochłanianie w powietrzu, pochłanianie przez powierzchnię gruntu); zjawiska związane ze stanem i niejednorodnością środowiska (np. refrakcja wynikająca z prędkości wiatru czy gradientu temperatury); parametry dotyczące natężenia i prędkości ruchu pojazdów oraz udziału pojazdów ciężkich; parametry ukształtowania i pochylenia drogi; parametry organizacji ruchu pojazdów (przystanki autobusowe, sygnalizacja świetlna). Kluczowym zagadaniem w realizowanych pracach badawczych jest ocena możliwości zastosowania wybranych metod identyfikacji pola akustycznego w systemach GIS. Zadanie to wymaga opracowania procedur obliczeniowych umożliwiających bezpośrednią relację pomiędzy systemami GIS i bazami danych. Obok tych zadań istotnym problemem badawczym jest opracowanie procedur przygotowania podkładów map cyfrowych, spełniających odpowiednie wymogi w zakresie skali i dokładności. Jako wynik praktycznej realizacji prac badawczych podjęto próbę opracowania prototypowego planu wybranego terenu z punktami, dla których wyznaczono prognozę hałasu. Dla opracowania mapy wykorzystano pakiet oprogramowania MapInfo. Plan terenu opracowano jako szereg warstw informacyjnych na jednolitym podkładzie mapowym, zawierającym informację zarówno o aktualnym stanie akustycznym, jak też prognozy. Przykład opracowanej aplikacji przedstawia Rys 9. Rys. 9. Przykład wykorzystania narzędzia GIS w identyfikacji hałasu środowiskowego 13

14 6. Podsumowanie Przedstawiony powyżej przegląd wyników prac badawczych, prowadzonych w kilku ubiegłych latach w Katedrze Podstaw Systemów Technicznych Politechniki Śląskiej i zorientowanych na stosowanie komputerowych technik oraz narzędzi wspomagających realizacji praktycznych zadań projektowo-wdrożeniowych (projektów akustycznych) w zamiarze autorów tego referatu ma pełnić dwojaką funkcję. Opisano tu możliwości i sposoby integracji różnych narzędzi w obszarze wspomagania zadań przewidywania/prognozowania hałasu w projektowanym środowisku pracy, pokazując szanse kompleksowego podejścia do problemu informatycznego wspomagania szczególnych zadań inżynierskich. Równocześnie, pokazane tu wyniki wyznaczają potencjalne kierunki dalszych badań. Dalsze prace badawcze powinny być zorientowane na włączanie do zintegrowanych systemów wspomagających kolejnych typów narzędzi (np. systemy klasy GIS) oraz obejmowanie wspomaganiem coraz szerszej grupy zadań (np. mapy hałasy w obszarach zurbanizowanych). Bibliografia 1. KAŹMIERCZAK J. ŚWIDER J. (praca zbiorowa) Wspomaganie konstruowania układów redukcji drgań i hałasu Wydawnictwo Naukowo Techniczne Warszawa KAŹMIERCZAK J., ZMYSŁOWSKI A., KUBOSZEK A., KOMONIEWSKI M., BOCZKOWSKI A.: Zapewnienie właściwych warunków akustycznych w dużych halach przemysłowych. Materiały XXVIII Zimowej Szkoły Zwalczania Zagrożeń Wibroakustycznych Gliwice-Wisła. Str KAŹMIERCZAK J., KOMONIEWSKI M., Example of integrated tool for the needs of supporting designing of passive noise control media. INTER-NOISE KOMONIEWSKI M.: Way of integrated supporting the designing of passive noise control media, Proceedings of INTER-NOISE 99, the 1999 International Congress and Exposition on Noise Control Engineering, p , December 6 8, 1999, Ft. Lauderdale, USA. 5. Raport z badań własnych BW 502/ROZ-5/2001: Analiza porównawcza programów GIS w zakresie identyfikacji oddziaływań środowiska. Materiały Katedry PST 6. Raport z badań własnych BW-462/ROZ-5/2000 Rozpoznanie środków i sposobów zagrożenia hałasem w obszarach zurbanizowanych. Materiały Katedry PST 7. Raport z badań statutowych BK-3/ROZ-5/98 Wykorzystanie środków wizualizacji komputerowej w zadaniach z zakresu zarządzania techniką. Materiały Katedry PST 14