Построение гибридной имитационной модели экологического состояния горнопромышленного региона на основе мультиагентного подхода

Одной из ключевых стратегических задач сегодня является поиск эффективных способов поддержки экологической безопасности природных ресурсов и увеличения объемов добычи полезных ископаемых. Работа промышленных предприятий, в особенности горнодобывающей отрасли, негативно сказывается как на экологическом состоянии прилегающих к ним территорий, так и на состоянии регионов в целом. В связи с этим руководству предприятий важно обладать инструментом оперативной и легко интерпретируемой оценки воздействия производства на окружающую среду. Целью данной работы является повышение эффективности процессов мониторинга экологического состояния горнопромышленных регионов при долгосрочном планировании и управлении производственными работами. Исследование осуществлялось посредством построения гибридной имитационной модели с использованием агентно-ориентированного подхода с элементами системной динамики и дискретно-событийного моделирования. В результате разработанная модель позволяет осуществлять динамическую оценку состояния атмосферного воздуха горнопромышленного региона, а также варьирование параметров, влияющих на степень загрязнения, во время прогона модели. Полученные результаты исследования в дальнейшем могут быть интегрированы в процессы управления горнодобывающими предприятиями для принятия решений в области интенсификации производства.

Дерябин С. А., Мисинева Е. В. Построение гибридной имитационной модели экологического состояния горнопромышленного региона на основе мультиагентного подхода // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 4. – С. 169–181. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_4_0_169.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского Научного Фонда, проект № 19-17-00184.

Дерябин Сергей Андреевич¹ — зав. лабораторией, e-mail: deryabin.sa@misis.ru, ORCID ID: 0000-0003-3165-7032,
Мисинева Елизавета Владимировна¹ — студентка,
¹ НИТУ «МИСиС».

Дерябин С.А., e-mail: deryabin.sa@misis.ru.

1. Вознесенский А. С., Кидима Мбомби Л. К. Формирование синтетических структур и текстур горных пород при их моделировании в среде COMSOL Multiphysics // Горные науки и технологии. — 2021. — Т. 6. — № 2. — С. 65—72. DOI: 10.17073/2500-0632-20212-65-72.

2. Хайрутдинов М. М., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Хайрутдинов А., Тюляева Ю. С. Повышение безопасности при извлечении водорастворимых руд путем оптимизации параметров закладочного массива // Безопасность труда в промышленности. — 2021. — № 1. — С. 53—59. DOI: 10.24000/0409-2961-2021-01-53-59.

3. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П., Сабянин Г. В. Методические основы экологической оценки техногенного изменения литосферы // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2014. — № 2. — С. 162—168.

4. Базарова С. Б. Воздействие горнодобывающих предприятий на экосистему региона и оценка эффективности их экологической деятельности // Региональная экономика и управление. — 2007. — № 2(10). — С. 60—70. URL: https://eee-region.ru/article/1008/.

5. Голик В., Дмитрак Ю., Габараев О., Кожиев Х. Минимизация влияния горного производства на окружающую среду // Экология и промышленность России. — 2018. — № 22(6). — С. 26—29. DOI: 10.18412/1816-0395-2018-6-26-29.

6. Хайрутдинов М. М., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Тюляева Ю. С., Хайрутдинов А. Бесцементные закладочные смеси на основе водорастворимых техногенных отходов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — № 331(11). — С. 30–36. DOI: 10.18799/24131830/2020/11/2883.

7. Хохряков А. В., Ларионова И. В., Москвина О. А., Цейтлин Е. М. Системный подход к обеспечению экологической безопасности в горной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 501—517. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-501-517.

8. Бурдзиева О. Г., Шевченко Е. В. Эколого-экономические аспекты хранения отходов горного производства // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 8. — С. 37—42.

9. Myaskov A., Temkin I., Deryabin S., Marinova D. Factors and objectives of sustainable development at the implementation of digital technologies and automated systems in the mining industry // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 174, article 04023. DOI: 10.1051/e3sconf/202017404023.

10. Rybak J., Adigamov A., Kongar-Syuryun C., Khayrutdinov M., Tyulyaeva Y. Renewableresource technologies in mining and metallurgical enterprises providing environmental safety // Minerals. 2021, vol. 11, no. 10, article 1145. DOI: 10.3390/min11101145.

11. Patil G. P., Balbus J., Biging G., Jaja J., Myers W. L., Taillie C. Multiscale advanced raster map analysis system: Definition, design and development // Environmental and Ecological Statistics. 2004, vol. 10, no. 2, pp. 113—138. DOI: 10.1023/B:EEST.0000027205.77490.8c.

12. Kolesenkov A. N., Kostrov B. V., Ruchkin V. N., Ruchkina E. V. Algorithms of fire seat detection, modelling their dynamics and observation of forest fires via communication technologies / 4th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO 2015). Piscataway, NJ: IEEE, 2015, pp. 254–257. DOI: 10.1109/MECO.2015.7181916.

13. Куприянов В. В., Бондаренко И. С. Применение нечеткой логики для оценки достоверности моделей краткосрочного прогноза состояния горношахтного оборудования // Горный журнал. — 2021. — № 5. — С. 76—79. DOI: 10.17580/gzh.2021.05.08.

14. Zástrová P., Niemiec D., Marschalko M., Durd'ak J., Duraj M., Yilmaz I., Drusa M. Analysis the purposes of land use planning on the hard coal tailing dumps // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2016, vol. 44, no. 2, article 022034. DOI: 10.1088/17551315/44/2/022034.

15. Sychev A. E., Zaytseva E. V., Tolkachyov P. S. Economic digitalization: contradictions and prospects // Socio-economic Systems: Paradigms for the Future. Studies in Systems, Decision and Control. 2021, vol. 314, pp. 353–359. DOI: 10.1007/978-3-030-56433-9_37.

16. Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых. — М.: МПР России, 2000. — С. 30. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».

17. Vostrikov A. V., Prokofeva E. N., Goncharenko S. N., Gribanov I. V. Analytical modeling for the modern mining industry // Eurasian Mining. 2019, vol. 2, pp. 30—35. DOI: 10.17580/ em.2019.02.07.

18. Крупская Л. Т., Орлов А. М., Голубев Д. А., Колобанов К. А., Филатова М. А. Оценка экологической опасности накопленных отходов переработки минерального сырья закрытых горных предприятий в Приамурье и Приморье // Горные науки и технологии. — 2020. — Т. 5. — № 3. — С. 208—223. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-3-208-223.

19. Игнатьева М. Н., Юрак В. В., Душин А. В., Стровский В. Е. Техногенные минеральные образования: проблемы перехода к циркулярной экономике // Горные науки и технологии. — 2021. — Т. 6. — № 2. — С. 73—89. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-2-73-89.

20. Papán D., Valašková V., Drusa M. Numerical and experimental case study of blasting works effect // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2016, vol. 44, no. 5, article 052052. DOI: 10.1088/1755-1315/44/5/052052.

21. Темкин И. О., Мясков А. В., Конов И. С., Дерябин С. А. О методах построения и функционировании цифровой платформы управления транспортно-технологическими процессами в карьерах // Горный журнал. — 2019. — № 11. — С. 82—86. DOI: 10.17580/ gzh.2019.11.15.

22. Temkin I., Myaskov A., Deryabin S., Konov I., Ivannikov A. Design of a digital 3D model of transport–technological environment of open-pit mines based on the common use of telemetric and geospatial information // Sensors. 2021, vol. 21, no. 18, article 6277. DOI: 10.3390/s21186277.

23. Куприянов В. В., Бондаренко И. С. Обеспечение безопасности железнодорожных перевозок промышленных грузов на горнодобывающих предприятиях // Безопасность труда в промышленности. — 2021. — № 4. — С. 56—62. DOI: 10.24000/0409-2961-20214-56-62.

24. Романов Э. В., Лелецкий А. В., Лабунин К. А. Глобальный мониторинг состояния биосферы // Достижения науки и образования. — 2019. — № 8-1(49). — С. 25—26.

25. Киселевская К. Е. Применение метода дистанционного зондирования земли для экологического мониторинга // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2009. — № 1. — С. 188—190.

26. Корчагина Т. В., Степанов Ю. А., Бурмин Л. Н. Метод оценки экологических показателей воздействия на окружающую среду в районах размещения угольных предприятий // Уголь. — 2018. — № 8. — С. 119—123. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-8-119-123.