автоматизированная система мониторинга и контроля газа на объектах и/или в помещениях

Формула изобретения

Автоматизированная система мониторинга и контроля газа на объектах и/или в помещениях содержит:

- N газоизмерительных головок со сменными электрохимическими сенсорами;

- N искрозащитных барьеров;

- N цифровых фильтров;

- М преобразователей сигналов-реле;

- автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB;

- М устройств сигнализации;

- ПЭВМ на базе процессора с установленным программным обеспечением, при этом N и М - целые числа, больше 1, выходы газоизмерительных головок со сменными электрохимическими сенсорами соединены с первыми входами искрозащитных барьеров, вторые выходы которых соединены с источником питания, выходы искрозащитных барьеров соединены с соответствующими первыми входами цифровых фильтров, выходы которых соединены с многоканальным разъемом (первым входом) автоматического преобразователя интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485

- USB, к второму входу которого подсоединен источник питания, вход-выход автоматического преобразователя интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB соединен с входом-выходом ПЭВМ с установленным программным обеспечением, вход которого соединен с источником питания, выход автоматического преобразователя интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB соединен с первыми входами преобразователей сигналов-реле, вторые входы которых соединены с источниками питания, выходы преобразователей сигналов-реле соединены с соответствующими входами устройств сигнализации, при этом газоизмерительные головки со сменными электрохимическими сенсорами имеют дисплей для индикации измеренных значений, искрозащитные барьеры, цифровые фильтры, устройства сигнализации, преобразователи сигналов-реле, автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB, ПЭВМ на базе процессора с установленным программным обеспечением подключены к источникам питания, при этом цифровые фильтры выполнены с возможностью поддержки передачи измеренных значений по интерфейсу RS 485, при этом автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB выполнен с возможностью автоматически определять направления передачи данных, а процессор ПЭВМ выполнен с возможностью: автоматического сбора данных о параметрах мониторинга от датчиковой и преобразующей аппаратуры, их отображения на экране монитора и записи в базу данных; автоматической фиксации событий в системе мониторинга (превышение порогов срабатывания, изменения режимов работы датчиков и т.д.) с отображением и озвучиванием сигналов тревоги; выдачи рекомендаций оператору и записи его реакций на сигналы тревоги; выбора вида экрана для мониторинга (дежурный режим, поэтажные планы); просмотра журнала событий, а также проведения анализа параметров на временных графиках; управления настройками и режимами просмотра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам безопасности критически важных объектов и сооружений, в частности к автоматизированным системам мониторинга, дистанционного контроля и сигнализации состава газа во взрывоопасных зонах (помещениях) или критически важных объектах (сооружениях).

Из уровня техники известна газоаналитическая система (см. патент Российской Федерации на полезную модель RU 86338, опубл. 27.08.2009), включающая блок сигнализации и управления, включающий контроллер, интерфейсные платы, блок питания и модуль управления реле и сигнализацией, модули расширения, включающие аналого-цифровой преобразователь, соединенный с измерительными датчиками, модуль обработки и связи, предназначенный для приема данных с модулей расширения, обработки этих данных и передачи данных на блок сигнализации и управления, выносной блок реле, предназначенный для управления внешними устройствами, и выносной блок питания, в которой все основные блоки и модули выполнены в виде пылевлагозащищенных металлических шкафов, с установленными в них взрывонепроницаемыми оболочками, в которых размещены взрывоопасные элементы системы, причем взрывонепроницаемые оболочки установлены в шкафах на кронштейнах, установленных с возможностью наклона в сторону двери шкафа.

Недостатком известной системы является ее сложность и громоздкость, поскольку используется излишне большое количество пылевлагозащищенных шкафов, куда устанавливается оборудование газоаналитической системы.

Наиболее близкой к заявленному изобретению является система контроля за выбросами промышленного предприятия (см. патент Российской Федерации на полезную модель RU 90577, опубл. 10.01.2010). Система относится к промышленной экологии, в частности к системам экологического мониторинга и контроля за выбросами загрязняющих веществ. Для комплексного сбора, обработки и представления данных о загрязняющих выбросах и зонах их локализации на местности, а также возможность поддержки принятия краткосрочных и долговременных управляющих решений, направленных на минимизацию выбросов, сокращение аварийных ситуаций на промышленном предприятии. В системе применяются распределенные автоматизированные посты и сформированная сеть многокомпонентных датчиков, подключенных по интерфейсу RS-485, и управляющий работой системы сервер. Сервер включает геоинформационную систему для отображения пространственно-координированных данных о выбросах и зон распространения загрязняющих веществ, БД для хранения собранных, обработанных и нормативных данных об уровнях выбросов и предельно допустимых концентрациях, расчетные модули анализа, обработки временных рядов концентраций, прогнозирования и восстановления утраченных значений рядов данных, территориальной привязки данных контроля к пространственным объектам на карте, подсистема визуализации выбросов на территории предприятия. Обработка и анализ временных рядов концентраций выполняются на базе аппарата вейвлет-преобразования.

Недостатком известной системы являются ограниченные функциональные возможности, поскольку максимальное количество подключаемых к одному персональному компьютеру датчиков по интерфейсу RS-485 равно 32.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей автоматизированной системы контроля содержания вредных примесей, а также концентрации взрывоопасных газов в окружающей среде за счет непрерывного дистанционного мониторинга, подготовки и принятия краткосрочных управляющих решений для своевременного предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий, а также снижения затрат (стоимости) на производство (изготовление) и эксплуатацию системы.

Технический результат заявленного изобретения достигается совокупностью существенных признаков, а именно: автоматизированная система мониторинга и контроля газа на объектах и/или в помещениях содержит N газоизмерительных головок со сменными электрохимическими сенсорами, N искрозащитных барьеров, N цифровых фильтров, М преобразователей сигналов-реле, автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB, М устройств сигнализации, например светозвуковой оповещатель, клапан, электродвигатель и др., ПЭВМ на базе процессора с установленным программным обеспечением при этом N и М - целые числа больше 1, выходы газоизмерительных головок со сменными электрохимическими сенсорами соединены с первыми входам искрозащитных барьеров, вторые выходы которых соединены с источником питания, выходы искрозащитных барьеров соединены с соответствующими первыми входами цифровых фильтров, выходы которых соединены с многоканальным разъемом (первым входом) автоматического преобразователя интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB, к второму входу которого подсоединен источник питания, вход-выход автоматического преобразователя интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB соединен с входом-выходом ПЭВМ с установленным программным обеспечением, вход которого соединен с источником питания, выход автоматического преобразователя интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB соединен с первыми входами преобразователей сигналов-реле, вторые входы которых соединены с источниками питания, выходы преобразователей сигналов-реле соединены с соответствующими входами устройств сигнализации, при этом газоизмерительные головки со сменными электрохимическими сенсорами имеют дисплей для индикации измеренных значений, искрозащитные барьеры, цифровые фильтры, устройства сигнализации, преобразователи сигналов-реле, автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB, ПЭВМ на базе процессора с установленным программным обеспечением подключены к источникам питания, при этом цифровые фильтры выполнены с возможностью поддержки передачи измеренных значений по интерфейсу RS 485, при этом автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB выполнен с возможностью автоматически определять направления передачи данных, а процессор ПЭВМ выполнен с возможностью: автоматического сбора данных о параметрах мониторинга от датчиковой и преобразующей аппаратуры, их отображения на экране монитора и записи в базу данных; автоматической фиксации событий в системе мониторинга (превышение порогов срабатывания, изменения режимов работы датчиков и т.д.) с отображением и озвучиванием сигналов тревоги; выдачи рекомендаций оператору и записи его реакций на сигналы тревоги; выбора вида экрана для мониторинга (дежурный режим, поэтажные планы); просмотра журнала событий, а также проведения анализа параметров на временных графиках; управления настройками и режимами просмотра.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом, где показано следующее:

Фиг.1 - структурная схема заявленной автоматизированной системы мониторинга и контроля газа на объектах и/или в помещениях, где:

1₁ 1_N - газоизмерительные головки со сменными электрохимическими сенсорами;

2₁ 1_N - искрозащитные барьеры;

3 ₁ 3_N - цифровые фильтры;

4 ₁ 4_М - устройства сигнализации, например светозвуковой оповещатель, клапан, электродвигатель и др.;

5 ₁ 5_М - преобразователи сигналов-реле;

6 - автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB;

7 - ПЭВМ на базе процессора с установленным программным обеспечением.

Принцип работы заявленного изобретения заключается в следующем.

Газоизмерительные головки со сменными электрохимическими сенсорами (1₁ 1_N) осуществляют автоматическое непрерывное измерение объемной доли кислорода, вредных газов и паров в воздушных средах, а также довзрывных концентраций горючих газов и паров горючих жидкостей в смеси с воздухом на объектах и/или в помещениях. Полученные данные измерений через искрозащитные барьеры (2 ₁ 2_N) поступают в цифровые фильтры (3₁ 3_N), работающие независимо друг от друга, где происходит цифровая фильтрация и коррекция поступивших сигналов от сенсоров, а также масштабирование показаний и передача измеренных значений по интерфейсу RS 485 через автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB (6), в котором осуществляется автоматическое определение направления передачи данных, на ПЭВМ (7) и от ПЭВМ через преобразователи сигналов - реле (5₁ 5_N) на устройства сигнализации (4₁ 4_N), например светозвуковой оповещатель, клапан, электродвигатель и др. ПЭВМ (7) на базе процессора выполнен с возможностью анализа данных и при превышении установленного порогового значения концентрации вредных газов и паров в воздушных средах, а также довзрывных концентраций горючих газов и паров горючих жидкостей в смеси с воздухом на объектах или в помещениях подает команду через автоматический преобразователь интерфейсов RS 485 - RS 232 или RS 485 - USB (6) на преобразователи сигналов-реле (5₁ 5_М), которые при повышении предельно допустимой концентрации вредных газов и паров в воздушных средах, а также довзрывных концентраций горючих газов и паров горючих жидкостей в смеси с воздухом на объектах или в помещениях обеспечивают управление устройствами сигнализации (4₁ 4_М), например светозвуковым оповещателем, клапаном, электродвигателем и др.

Процессор ПЭВМ (7) выполнен с возможностью:

- автоматического сбора данных о параметрах мониторинга от датчиковой и преобразующей аппаратуры, их отображения на экране монитора и записи в базу данных;

- автоматической фиксации событий в системе мониторинга (превышение порогов срабатывания, изменения режимов работы датчиков и т.д.) с отображением и озвучиванием сигналов тревоги;

- выдачи рекомендаций оператору и записи его реакций на сигналы тревоги;

- выбора вида экрана для мониторинга (дежурный режим, поэтажные планы);

- просмотра журнала событий, а также проведения анализа параметров на временных графиках;

- управления настройками и режимами просмотра.