Д.т.н. Колыбанов К.Ю., к.т.н. Таиров Т.Н., Быковский В.А.

МИТХТ им. М.В.Ломоносова, Санкт-Петербургский филиал ЦИПК Росатома

Информационное моделирование хранилищ данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов

В мире к настоящему времени накоплено значительное количество радиоактивных отходов (РАО), которые образовались в результате технологических процессов добычи и обогащения урановых руд, эксплуатации атомных электростанций, переработки облучённого ядерного топлива, использования источников радиоактивного излучения в науке, технике и медицине. Комплекс химических предприятий Росатома на основе тонких химических технологий обеспечивает переработку огромных объемов урановых руд и получение готовой продукции для атомной энергетики и оборонной промышленности на сотни миллиардов рублей. Предприятия, различающиеся по характеру и масштабам производства – от научных технологических исследований и малотоннажных технологических процессов до гигантских по масштабам переработки урановых руд горнохимических комбинатов, – объединяет возможность опасного антропогенного воздействия на окружающую природную среду. Для обеспечения экологической безопасности предприятий химического профиля и территорий, на которых они расположены, разрабатываются и широко внедряются информационные системы радиационного и химического экологического мониторинга.

Эффективность систем мониторинга в значительной степени определяется используемыми информационными технологиями для непрерывного сбора, обработки и хранения данных. Информационные технологии на основе хранилищ данных (ХД) позволяют обеспечить долговременное и надежное хранение информации, реализовать высокоэффективные информационно-поисковые системы с целью подготовки управляющих решений, сохраняя преемственность при изменении форм носителей информации.

Методология проектирования прикладных информационных систем (ИС) радиационного и экологического мониторинга на основе технологий хранилищ данных включает ряд этапов информационного моделирования, приведенных в таблице 1. Результатом моделирования является комплекс информационных моделей, описывающих информационные процессы сбора, обработки, хранения и представления информации в хранилище данных с различных точек зрения, как на стадии проектирования, так ин стадии эксплуатации ИС.

Таблица 1. Этапы информационного моделирования хранилища данных

Этап моделирования	Содержание работ	Результат
Анализ предметной области	Определение цели ИС, словесное описание предполагаемых функций ИС и обрабатываемых данных	Вербальная модель предметной области (в произвольной форме)
Моделирование структуры ИС	Декомпозиция подсистем, выявление последовательности стадий обработки информации	Функциональная модель ИС (в нотации IDEF0)
Моделирование потоков данных	Анализ информационных потоков в системе обработки данных	Модель потоков данных (в нотации DFD)
Разработка структуры данных	Выявление классов объектов, их атрибутов и связей между ними	Информационно-логическая модель данных (ER-модель)
Разработка базы или хранилища данных	Проектирование структуры таблиц данных, полей и типов данных, ограничений целостности данных	Реляционная модель данных (в нотации IDEF1X)
Разработка подсистемы анализа данных	Трансформация реляционной модели для решения задач оперативного анализа данных	Многомерная информационная модель данных (гиперкуб)

Технологии переработки и кондиционирования РАО предназначены обеспечить долговременное контролируемое хранение кондиционированных радиоактивных отходов. Исключительное значение имеет при этом сохранение полной информации о технологии получения каждого объекта хранения для подготовки управленческих решений при нарушении или угрозе нарушения условий хранения. В исходном виде радиоактивные отходы, представляющие большую опасность для человека и других объектов биосферы из-за их радиационного и токсического воздействия, непригодны для хранения из-за малой механической прочности и значительной химической активности. Поэтому они подлежат кондиционированию, которое включает уменьшение объема и перевод в твердую стабильную монолитную форму с последующим долговременным хранением кондиционированных РАО в течение времени, необходимого для снижения их активности до допустимых уровней.

В настоящее время на предприятиях по переработке и кондиционированию РАО технологические журналы ведутся в бумажной форме с ограниченным сроком хранения и хранятся по технологическим установкам отдельно от основных учетных документов – паспортов объектов долговременного хранения, содержащих количественные показатели активности исходных и кондиционированных форм РАО. В соответствии с методологией разработки ИС был разработан комплекс информационных моделей ХД технологических параметров процессов кондиционирования РАО.

На первом этапе моделирования ХД была создана вербальная модель предметной области в виде словесного описания. Вербальная модель включает описание компонентов системы, функций этих компонентов, материальные и информационные потоки, образующиеся в результате функционирования системы. На основе вербальной модели была разработана обобщенная контекстная диаграмма функциональной модели технологического процесса переработки и кондиционирования РАО (рис. 1), первый уровень декомпозиции функциональной модели процесса цементирования РАО (рис. 2), а также обобщенная диаграмма потоков данных в информационной системе (рис. 3).

Рис. 1. Обобщенная контекстная диаграмма функциональной модели технологического процесса переработки и кондиционирования РАО

Рис. 2. Первый уровень декомпозиции функциональной модели процесса цементирования РАО

Рис. 3 Обобщенная диаграмма потоков данных ИС

Последующие этапы информационного моделирования посвящены разработке структур хранения данных на основе информационно-логической, реляционной и многомерной моделей данных. Одной из важных задач, стоящей перед ИС долговременного хранения информации, является обеспечение надежности хранения данных и возможности обмена данными как с существующими, так и с перспективными ИС.

Для организации процедур импорта–экспорта информации в хранилище данных использован расширяемый язык разметки данных XML (eXtensible Markup Language), что позволит обеспечить преемственность данных при переходе к новым версиям систем управления базами данных в долгосрочной перспективе. Язык XML позволяет определить теги для описания структуры документа (в данном случае – реляционных таблиц), и представить данные таблиц в структурированной форме, не зависящей от особенностей реализации конкретной программной платформы системы управления хранилищем данных.

Таким образом, информационная система на основе хранилища многомерных данных обеспечит информационную поддержку для подготовки обоснованных технологических и организационных решений по рекондиционированию объектов хранения с целью предотвращения возникновения аварийных ситуаций и минимизации их последствий, а также по дальнейшему обращению с кондиционированными радиоактивными отходами.

Литература:

1. Колыбанов К.Ю., Корнюшко В.Ф. Системный подход к разработке хранилища данных химико-технологических характеристик процессов переработки и кондиционирования радиоактивных отходов. // Химия и химическая технология, т.51, №7, 2008.

2. Пашинцева И.Ю., Колыбанов К.Ю. Многомерная информационная модель хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов. // Интеграл, №5(55), 2010