система экологического контроля атмосферного воздуха промышленного региона

Формула изобретения

Система экологического контроля атмосферного воздуха промышленного региона, содержащая датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения и метеостанцию, связанные с центром моделирования, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, мобильную телефонную систему, первую и вторую группу датчиков экологического контроля состояния среды, радиосвязь, аппаратуру городской (региональной) сети и первый блок обработки и сравнения данных, центральный диспетчерский пункт, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены центр сбора данных, виртуальные датчики концентрации загрязняющих веществ, блок виртуального моделирования, второй блок обработки и сравнения данных, причем входы центра сбора данных соединены с выходами первой группы датчиков экологического контроля состояния среды и через мобильную телефонную систему с выходами системы GPS и быстродействующих газовых датчиков экологического контроля состояния атмосферы, выходы второй группы датчиков экологического контроля состояния среды через радиосвязь и аппаратуру городской (региональной) сети связаны с входом центра сбора данных, выход которого подключен к входам первого и второго блоков обработки и сравнения данных, выходы которых соединены с входом центрального диспетчерского пункта, выходы виртуальных датчиков концентрации загрязняющих веществ и метеостанции соединены с входами блока виртуального моделирования, выход которого соединен с входом второго блока обработки и сравнения данных, регулирующие входы источников загрязнения соединены с выходами центрального диспетчерского пункта, моделирующие входы виртуальных датчиков концентрации загрязняющих веществ соединены с выходами центрального диспетчерского пункта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экологическим системам сбора информации, диагностики состояния атмосферы промышленного региона и предназначено для использования в системе атмосфероохранных мероприятий для оперативного выявления источников загрязнения атмосферы с текущим нормативно-несанкционированным уровнем выбросов вредных веществ.

Известны средства экологического мониторинга, основанные на методах анализа технологий предприятий - загрязнителей окружающей среды и средствах контроля технологических процессов (Заявка РСТ № WO 89/06079, кл. Н04М 11/00, 1989; Патент США № 3819862, 179-2А, 1974; Патент Великобритании № 2179480, кл. G08B 25/00, 1987; Система экологического мониторинга типового города. НПП Экотехника. BOO им. Рождественского, ВОС ВОИР, Тверь, 1992).

Недостатками известных устройств являются низкая оперативность контроля, отсутствие моделирования процессов рассеивания и приближенность результатов мониторинга.

Известна система сбора информации о состоянии контролируемых объектов, расположенных рассредоточено и использующая для сбора информации системы различные средства формирования сообщений. Известная система (Тутевич В.Н. Телемеханика. - М.: Энергоиздат, 1973, с.14, 15) содержит контрольные пункты, выходы которых через одноименные радиоканалы связи соединены с соответствующими входами центрального диспетчерского пункта.

Недостатком известной системы является ограниченная область применения за счет контроля определенного вида параметров и использования ограниченного типа каналов связи.

Известна система (Патент РФ № 2079891, МПК6 G08C 19/00, 20.05.1997), содержащая контрольные пункты промышленных стоков предприятий, радиоканалы связи, центральный диспетчерский пункт, первую группу датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, аппаратуру городской (региональной) телефонной сети.

Недостатком известной системы является ограниченность поступления информации о состоянии атмосферы на магистралях региона, детального контроля источников выбросов, а также отсутствие моделирования процессов загрязнения атмосферы, позволяющее решить обратную задачу (определить вклад отдельных предприятий в загрязнение региона).

Прототипом данной системы является система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона.

Известная система (Патент РФ № 2380729, МПК6 G08C 19/01, 27.01.2010) содержит первую и вторую группы датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, центральный диспетчерский пункт. Дополнительно в систему введены быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, система GPS, мобильная телефонная система, установленные на электротранспортных единицах, а также метеостанция, группа датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения, центр обработки и сравнения данных.

Недостаток известной системы состоит в отсутствии процессов управления экологическим состоянием региона через воздействие на источники выбросов и в невысокой точности оценки управления воздействием на загрязнение атмосферного воздуха.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет введения в нее процесса управления с повышением точности оценки управления воздействием на загрязнение атмосферного воздуха.

Для решения поставленной задачи изобретения в систему экологического контроля атмосферного воздуха промышленного региона, содержащую датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения и метеостанцию, связанные с центром моделирования, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, мобильную телефонную систему, первую и вторую группу датчиков экологического контроля состояния среды, радиосвязь, аппаратуру городской (региональной) сети и первый блок обработки и сравнения данных, центральный диспетчерский пункт, дополнительно введены центр сбора данных, виртуальные датчики концентрации загрязняющих веществ, блок виртуального моделирования, второй блок обработки и сравнения данных, причем входы центра сбора данных соединены с выходами первой группы датчиков экологического контроля состояния среды и через мобильную телефонную систему с выходами системы GPS и быстродействующих газовых датчиков экологического контроля состояния атмосферы, выходы второй группы датчиков экологического контроля состояния среды через радиосвязь и аппаратуру городской (региональной) сети связаны с входом центра сбора данных, выход которого подключен к входам первого и второго блоков обработки и сравнения данных, выходы которых соединены с входом центрального диспетчерского пункта, выходы виртуальных датчиков концентрации загрязняющих веществ и метеостанции соединены с входами блока виртуального моделирования, выход которого соединен с входом второго блока обработки и сравнения данных, регулирующие входы источников загрязнения соединены с выходами центрального диспетчерского пункта, моделирующие входы виртуальных датчиков концентрации загрязняющих веществ соединены с выходами центрального диспетчерского пункта.

Датчики замеров концентрации загрязняющих веществ позволяют следить за изменением состояния атмосферы региона и движения транспорта в любой точке региона.

Поступление информации в Интернет дает возможность следить за изменением состояния атмосферы из любой точки региона, а также контролироваться подразделениями Гидрометеоцентра, Комитета по охране природы. Центра по Санэпиднадзору, с направляющей и координирующей ролью Администрации города.

Установка в центре моделирования соответствующего программно-технического комплекса позволяет сформировать карту распределения загрязнений атмосферы в соответствии с полученными от групп датчиков замеров концентрации загрязняющих веществ, установленных непосредственно на источниках загрязнения атмосферы (трубах), данными об экологической ситуации в промышленном регионе. Значения ПДК сравниваются со значениями, полученными от групп наземных датчиков разного действия и датчиков электротранспортных единиц, что составляет полное комплексное представление об экологической ситуации в реальный момент времени.

Введение блока виртуального моделирования позволяет моделировать экологическую ситуацию в регионе при помощи изменения значений концентраций загрязняющих веществ на виртуальных датчиках концентрации загрязняющих веществ. После сравнения и обработки данные передаются в центральный диспетчерский пункт, откуда даются указания на источники загрязнения для уменьшения выбросов загрязняющих веществ для достижения удовлетворительной экологической ситуации в регионе.

На чертеже изображена система экологического контроля атмосферного воздуха промышленного региона.

Согласно чертежу представлена структурная схема предлагаемой системы экологического контроля атмосферного воздуха промышленного региона, которая содержит датчики замеров концентраций загрязняющих веществ 1 непосредственно с источников загрязнения 2 и метеостанцию 3, соединенные через одноименные проводные каналы связи с центром моделирования 4, выход которого соединен с первым входом первого блока обработки и сравнения данных 13, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы 5, систему GPS 6, связанные с мобильной телефонной системой 7, соединенную посредством мобильной телефонной связи с центром сбора данных 9, первую группу датчиков экологического контроля состояния среды 8, через одноименные провода линии связи подключенных к соответствующим входам центра сбора данных 9, вторую группу датчиков экологического контроля состояния среды 10, подключенных посредством радиосвязи 11 и аппаратуры городской (региональной) сети 12 к центру сбора данных 9, выход которого соединен с входами первого блока обработки и сравнения данных 13 и второго блока обработки и сравнения данных 16, группу виртуальных датчиков концентрации загрязняющих веществ 14, соединенных с входом блока виртуального моделирования 15, выход которого соединен со вторым входом второго блока обработки и сравнения данных 16, центральный диспетчерский пункт 17, выходы которого соединены с управляющими входами источников загрязнения 2 и моделирующими входами виртуальных датчиков концентрации загрязняющих веществ 14.

Система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона работает следующим образом.

Датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения 1 измеряют концентрации загрязняющих веществ непосредственно у источников (труб) 2 и вместе с метеорологическими данными, полученными с метеостанции 3, отправляются в центр моделирования 4, где с помощью специального программно-технического комплекса строятся карты полей концентрации загрязняющих веществ. Полученные данные моделирования процессов поступают в первый блок обработки и сравнения данных 13. Быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы 5 устанавливаются в верхней части снаружи каждой электротранспортной единицы, там же устанавливается система GPS 6, связанная со спутниками, что позволяет отслеживать координаты движения электротранспортной единицы с точностью до нескольких метров. Мобильная телефонная система 7, имеющая выход в Интернет, устанавливается внутри электротранспортной единицы в любом удобном месте. Информация о состоянии атмосферы от быстродействующих газовых датчиков экологического контроля состояния атмосферы 5 и координаты движения от системы GPS 6 передаются посредством мобильной телефонной системы 7 в центр сбора данных 9. Параллельно для мониторинга атмосферы датчики экологического контроля состояния среды первой 8 и второй 10 групп измеряют концентрацию вредных веществ, пространственные, временные и вероятностные параметры зон загрязнения, характеристики источников загрязнения и формируют типовое сообщение.

Типовое сообщение датчиков экологического контроля состояния среды 8 непосредственного и датчиков экологического контроля состояния среды 10 дистанционного экологического мониторинга передается по проводным (кабельным) линиям связи в центр сбора данных 9.

При удалении места расположения второй группы датчиков экологического контроля состояния среды 10 в месте дислокации центра сбора данных 9 на наличие абонементского пункта аппаратуры городской телефонной сети 12 в месте расположения второй группы датчиков экологического контроля состояния среды 10 позволяет передать типовое сообщение с использованием аппаратуры городской телефонной сети 12 в центр сбора данных 9.

При мониторинге мест, удаленных от аппаратуры городской телефонной сети 12, с помощью второй группы датчиков экологического контроля состояния среды 10 непосредственного экологического мониторинга атмосферы передача типового сообщения от этих датчиков осуществляется по маломощным средствам радиосвязи 11.

Информация из центра моделирования 4 и центра сбора данных 9 поступает в первый блок обработки и сравнения данных 13. Кроме того информация из центра сбора данных 9 поступает и во второй блок обработки и сравнения данных 16.

Центральный диспетчерский пункт 17 собирает информацию об экологическом состоянии города (региона), регистрирует ее и представляет с помощью технических средств как в автоматическом, так и в диалоговом режимах, а также передает информацию об экологическом состоянии региона (города) в вышестоящие и смежные системы экологического мониторинга.

Если полученная с помощью моделированная экологическая обстановка в регионе не соответствует норме, то с центрального диспетчерского пункта 17 на виртуальные датчики концентрации загрязняющих веществ 14 подается сигнал.

Виртуальные датчики 14 позволяют вводить значения концентраций загрязняющих веществ, которые вместе с метеорологическими данными, полученными с метеостанции 3, отправляются в блок виртуального моделирования 15, где с помощью специального программно-технического комплекса строятся карты виртуальных полей концентрации загрязняющих веществ. Полученные данные виртуального моделирования процессов поступают во второй блок обработки и сравнения данных. Информация собирается в центральном диспетчерском пункте 17. Если полученная с помощью виртуального моделирования экологическая обстановка в регионе станет удовлетворительной, то на источники загрязнения 2 передается управляющий сигнал о необходимости уменьшения выбросов загрязняющих веществ в соответствии с подобранными значениями на виртуальных датчиках концентрации загрязняющих веществ 14.

Конструкция предложенной системы экологического контроля атмосферного воздуха промышленного региона основана на использовании известных элементов и технических трудностей для реализации не представляет.

Таким образом, система экологического контроля атмосферного воздуха промышленного региона позволяет проводить сбор информации различными типами датчиков, использовать всевозможные технические средства, вести сравнительный анализ полученных данных, а также решать важнейшие задачи, например, определять вклад отдельных предприятий в загрязнение атмосферного воздуха в настоящий момент времени, и повышена точность оценки управления.