способ экологического мониторинга химически опасных объектов

Формула изобретения

Способ экологического мониторинга химически опасных объектов, заключающийся в определении концентрации опасных веществ в рабочей зоне объекта, санитарно-защитной зоне, зоне защитных мероприятий и опасной зоне окружающей среды, сравнении полученных результатов с предельно-допустимыми концентрациями и при их превышении прогнозировании зоны заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ, при угрожающем прогнозируемом развитии аварии или возникновении аварийной ситуации адаптивно подключают в реальном масштабе времени в указанных зонах в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий передвижные лаборатории анализа, лазерные лидары, постоянные посты контроля для принятия решения о чрезвычайной ситуации, постоянные посты контроля устанавливают «треугольником» и оперативно определяют координаты возможного выброса опасных веществ путем взаимной корреляции параметров зараженного облака и ударной волны взрыва, исходя из времени прихода сигналов на посты контроля, а достоверность возможного выброса опасных веществ подтверждают регистрацией аварийных измерительных сигналов всеми тремя постами, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают подфакельный пост, который располагается с подветренной стороны относительно центра «треугольника», образованного постоянными постами контроля, и перемещается на основании данных, поступающих с метеорологических датчиков, по внутреннему или внешнему условному контуру «треугольника».

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области мониторинга, в частности к мониторингу химически опасных объектов.

Известен способ экологического мониторинга химически опасных объектов [Патент РФ № 2271012, опубл. 27.02.06, бюл. № 6, МПК⁷ G01N 35/00], по которому принимают решение об аварийной ситуации с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой. Недостатком является невозможность точного определения места аварии.

Задачей изобретения является повышение надежности контроля зараженности атмосферного воздуха на территории, занимаемой большие площади, за счет введения в предложенную систему «треугольника» дополнительного элемента - подфакельного поста наблюдения, с целью эффективного определения координат аварийного выброса.

Поставленная задача достигается за счет того, что определяют концентрацию опасных веществ в рабочей зоне объекта, санитарно-защитной зоне, зоне защитных мероприятий и опасной зоне окружающей среды, сравнивают полученные результаты с предельно допустимыми концентрациями и при их превышении прогнозируют зоны заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ. При угрожающем прогнозируемом развитии аварии или возникновении аварийной ситуации адаптивно подключают в реальном масштабе времени в указанных зонах в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий передвижные лаборатории анализа, лазерные лидары, постоянные посты контроля для принятия решения о чрезвычайной ситуации. Постоянные посты контроля устанавливают «треугольником» и оперативно определяют координаты возможного выброса опасных веществ путем взаимной корреляции параметров (регистрация зараженного облака и ударной волны взрыва) исходя из времени прихода сигналов на посты контроля. Достоверность возможного выброса опасных веществ подтверждают регистрацией аварийных измерительных сигналов всеми тремя постоянными постами. Подфакельный пост владеет оперативной информацией по метеообстановке, всегда находится на подветренной стороне относительно центра «треугольника», образованного постоянными постами, и передвигается по внутреннему (внешнему) его контуру, в сторону изменившегося направления ветра. В случае несрабатывания по той или иной причине постоянного поста выполняет его функцию, тем самым обеспечивая сохранение принципа «треугольника».

Предположим, что на контролируемой местности установлены три регистратора (постоянных автоматических поста 1, 2, 3) (см. фиг.1) для определения параметров распространения опасных веществ на местности. Рассмотрим пример возможной корреляции двух любых параметров, характеризующих аварию на химически опасном объекте. Одним из параметров может являться факт наступления аварии по немедленному сообщению с объекта, факт регистрации тремя регистраторами звуковой волны (сейсмоволны) от взрыва на объекте или факт регистрации зараженного облака.

Для того чтобы система подтвердила факт выброса опасных веществ, параметры зарегистрированных процессов (сейсмоволны и распространения облаков) должны соответствовать истинным параметрам аварии (мощности и положения относительно регистраторов на местности). Обозначим R - параметры выброса, X - координаты выброса, X_i - координаты i-го регистратора, R_i - параметры зарегистрированных им процессов. Тогда для любого i должно выполняться соотношение:

где f - функция, связывающая параметры регистрируемых процессов с параметрами выброса, координатами взрыва и регистратора.

Если все эти соотношения выполняются, то можно сказать, что выброс действительно произошел. Реально для системы распознавания нужно выбрать лишь наиболее существенные, с точки зрения увеличения вероятности правильного решения, соотношения.

Для определения того, выполняется ли то или иное соотношение, нужно знать кроме координат регистратора (которые известны) также координаты выброса и его параметры.

Примерные координаты выброса можно определить исходя из времени прихода сигналов на регистраторы. Для этого используется тот факт, что скорость распространения сейсмоволны и распространения зараженного облака различны.

Зная примерную скорость распространения, можно рассчитать расстояние от места выброса до регистратора по интервалу времени между приходом сейсмоволны и зараженного облака. Расстояние до точки выброса опасных веществ можно выразить как

где r - расстояние до точки выброса;

V₁ - скорость сейсмоволны;

V₂ - скорость распространения зараженного облака;

t₁ - время распространения сейсмоволны;

t₂ - время распространения зараженного облака;

t=t₂-t₁ - задержка распространения зараженного облака относительно сейсмоволны.

Разрешив эти уравнения относительно известных величин, получится следующее выражение:

Зная расстояние от трех регистраторов, расположенных в «треугольнике», можно однозначно определить выброс опасных веществ на местности (см. фиг.1). Определив координаты выброса, можно проверить выполнение соотношений (1), то есть определить, сработали ли регистраторы, соответствуют ли данные о временных соотношениях вычисленному положению выброса, соответствуют ли параметры всех зарегистрированных данных параметрам выброса, которые определяются на этом же этапе.

Исходя из выполнения или невыполнения этих соотношений выдается решение о том, что выброс опасных веществ действительно произошел (или не произошел).

В ситуации, когда по причине какого-либо события (взрыв на посту в результате теракта и т.д.) аппаратура постоянного поста наблюдения не сработает, для сохранения принципа «треугольника» будет использована информация о концентрации опасного вещества, полученная с подфакельного поста наблюдения.

Подфакельный пост 4 должен функционировать в комплексе с постоянными постами, сохраняя при этом принцип «треугольника» (см. фиг.2).

Подфакельный пост наблюдения атмосферного воздуха - это подвижный пост, который владеет оперативной информацией по метеообстановке, всегда находится на подветренной стороне относительно центра «треугольника», образованного постоянными постами, и передвигается по внутреннему (внешнему) его контуру в сторону изменившегося направления ветра (см. фиг.2).

Маршрут движения подфакельного поста по условным контурам «треугольника» осуществляется с учетом возможных препятствий на местности (водоемы, отсутствие подъездных дорог и т.д.).

В случае взрыва, связанного с выбросом опасных веществ в атмосферу, их распространение осуществляется в разные стороны в различных концентрациях. Однако преимущественно основная их концентрация распространяется по направлению ветра. В связи с этим возможна такая ситуация, когда постоянный пост не зафиксирует облако зараженного вещества. В этом случае подфакельный пост, который будет находиться на подветренной стороне, дополнит недостающей информацией предложенную систему «треугольника» по двум параметрам зарегистрированных процессов (ударной волны и распространения облака) для оперативного и достоверного определения координат источника чрезвычайной ситуации (см. фиг.2).

В случае, когда аппаратура постоянного поста будет выведена из строя, например в результате террористического акта, подфакельный пост также зафиксирует параметры процессов при взрыве, связанном с выбросом опасных веществ в атмосферу (регистрация ударной волны и распространения облака), тем самым обеспечит надежное функционирование предложенного способа экологического мониторинга «треугольником».

Дополнительным признаком корреляции факта взрыва является соответствие расстояний r_i различных регистраторов i до точки взрыва с учетом заданной сетки, в узлах которой установлены регистраторы.

Известно, что на точность определения координат источника загрязнения существенно влияет геометрия «треугольника» (у равностороннего треугольника наибольшая точность). Неоспоримым преимуществом подфакельного поста перед постоянным является его мобильность. Данное свойство подфакельного поста позволит обеспечить соответствующее его расположение на местности по принципу «равностороннего треугольника».

Таким образом, данное техническое решение по использованию подфакельного поста наблюдения атмосферного воздуха в комплексе с постоянными повышает надежность оперативного и достоверного определения координат выброса опасного вещества как по причине технологических аварий на химически опасном объекте, так и по другим причинам в контролируемых зонах.