система экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона

Формула изобретения

Система экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона, содержащая первую и вторую группы датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, центральный диспетчерский пункт, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, мобильную телефонную систему, метеостанцию, группу датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения, первый центр моделирования, центр обработки и сравнения данных, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены второй центр моделирования, блок моделирования метеопараметров, временно-параметрические задатчики концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения, задатчик времени, центр прогноза загрязнения, причем датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения и метеостанция соединены с первым центром моделирования, выход которого соединен с первым входом центра обработки и сравнения данных, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы и система GPS по средствам мобильной телефонной системы соединены со вторым входом центра обработки и сравнения данных, первые группы датчиков экологического контроля состояния среды соединены с третьим входом центра обработки и сравнения данных, вторые группы датчиков экологического контроля состояния среды по средствам радиосвязи соединены с аппаратурой городской телефонной сети, выход которой соединен с четвертым входом центра обработки и сравнения данных, выход которого соединен с первым входом центрального диспетчерского пункта и первым входом центра прогноза загрязнения, выход центрального диспетчерского пункта соединен с задатчиком времени, первый выход которого соединен с входом блока моделирования метеопараметров, а второй выход соединен с входом временно-параметрических задатчиков концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения, выходы которых соединены с первым входом второго центра моделирования, выход блока моделирования метеопараметров соединен со вторым входом второго центра моделирования, выход которого соединен со вторым входом центрального диспетчерского пункта и со вторым входом центра прогноза загрязнений, выход которого соединен с третьим входом центрального диспетчерского пункта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экологическим системам сбора и обработки информации и может быть использовано для проведения прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха промышленного региона.

Изобретение относится к экологическим системам сбора информации, диагностике 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 способах 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 рассредоточенно, 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.

Известная система (Патент РФ № 2079891, МПК⁶ G08C 19/00, 20.05.1997) содержит 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 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 является система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона (Патент РФ № 2380729, МПК⁶ G01W 1/00, 04.06.2008), содержащая первую и вторую группу датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, центральный диспетчерский пункт, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, мобильную телефонную систему, электротранспортные единицы, метеостанцию, группу датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения, центр моделирования, центр обработки и сравнения данных.

Недостатком прототипа является низкая эффективность получения объективной информации об экологической обстановке в промышленном регионе за счет отсутствия прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха.

Задачей изобретения является повышение эффективности получения объективной информации об экологической обстановке в промышленном регионе и обеспечение прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха промышленного региона.

Для решения поставленной задачи изобретения система экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона, содержит первую и вторую группы датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, центральный диспетчерский пункт, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, мобильную телефонную систему, электротранспортные единицы, метеостанцию, группу датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения, первый центр моделирования, центр обработки и сравнения данных, дополнительно введен второй центр моделирования, блок моделирования метеопараметров, временно-параметрические задатчики концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения, задатчик времени, второй центр обработки данных, центр прогноза загрязнения, причем датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения и метеостанция соединены с первым центром моделирования, выход которого соединен с первым входом центра обработки и сравнения данных, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы и система GPS по средствам мобильной телефонной системы соединены со вторым входом центра обработки и сравнения данных, первые группы датчиков экологического контроля состояния среды соединены с третьим входом центра обработки и сравнения данных, вторые группы датчиков экологического контроля состояния среды по средствам радиосвязи соединены с аппаратурой городской телефонной сети, выход которого соединен с четвертым входом центра обработки и сравнения данных, выход которого соединен с первым входом центрального диспетчерского пункта и первым входом центра прогноза загрязнения, выход центрального диспетчерского пункта соединен с задатчиком времени, первый выход которого соединен с входом блока моделирования метеопараметров, а второй выход соединен с входом временно-параметрических задатчиков концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения, выходы которых соединены с первым входом второго центра моделирования, выход блока моделирования метеопараметров соединен со вторым входом второго центра моделирования, выход которого соединен со вторым входом центрального диспетчерского пункта и со вторым входом центра прогноза загрязнений, выход которого соединен с третьим входом центрального диспетчерского пункта.

На Фиг.1 изображена система экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона.

Согласно чертежу представлена структурная схема предлагаемой системы экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона, которая содержит датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения 1 и метеостанции 2, соединенные с первым центром моделирования 3, выход которого соединен с первым входом центра обработки и сравнения данных 8, быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы 4 и система GPS 5 по средствам мобильной телефонной системы 6 соединены со вторым входом центра обработки и сравнения данных 8, первые группы датчиков экологического контроля состояния среды 7 соединены с третьим входом центра обработки и сравнения данных 8, вторые группы датчиков экологического контроля состояния среды 9 по средствам радиосвязи 10 соединены с аппаратурой городской телефонной сети 11, выход которого соединен с четвертым входом центра обработки и сравнения данных 8, выход которого соединен с первым входом центрального диспетчерского пункта 12 и первым входом центра прогноза загрязнения 15, выход центрального диспетчерского пункта 12 соединен с задатчиком времени 16, первый выход которого соединен с входом блока моделирования метеопараметров 17, а второй выход соединен с входом временно-параметрических задатчиков концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения 13, выходы которых соединены с первым входом второго центра моделирования 14, выход блока моделирования метеопараметров 17 соединен со вторым входом второго центра моделирования 14, выход которого соединен со вторым входом центрального диспетчерского пункта 12 и со вторым входом центра прогноза загрязнений 15, выход которого соединен с третьим входом центрального диспетчерского пункта 12.

Система экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона работает следующим образом.

Датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения 1 измеряют концентрации загрязняющих веществ непосредственно у источников (труб) и вместе с метеорологическими данными, полученными с метеостанции 2, отправляют в первый центр моделирования 3, где с помощью специального программно-технического комплекса строят карты полей концентрации загрязняющих веществ. Полученные данные моделирования процессов поступают в центр обработки и сравнения данных 8. Быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы 4 устанавливают в верхней части снаружи каждой электротранспортной единицы, там же устанавливают систему GPS 5, связанную со спутниками, что позволяет отслеживать координаты движения электротранспортной единицы с точностью до нескольких метров. Мобильную телефонную систему 6, имеющую выход в Интернет, устанавливают внутри электротранспортной единицы в любом удобном месте. Информация о состоянии атмосферы от быстродействующих газовых датчиков экологического контроля состояния атмосферы 4 и координаты движения от системы GPS 5 передают посредством мобильной телефонной системы 6 в центр обработки и сравнения данных 8. Параллельно для мониторинга атмосферы датчики экологического контроля состояния среды первой 7 и второй 9 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 7 непосредственного и датчиков экологического контроля состояния среды 9 дистанционного экологического мониторинга передают по проводным (кабельным) линиям связи в центр обработки и сравнения данных 8. При удалении места расположения второй группы датчиков экологического контроля состояния среды 9 в месте дислокации центра обработки и сравнения данных 8 на наличие абонементского пункта аппаратуры городской (региональной) телефонной сети 11 в месте расположения второй группы датчиков экологического контроля состояния среды 9 позволяет передать типовое сообщение с использованием аппаратуры городской телефонной сети 11 в центр обработки и сравнения данных 8.

При мониторинге мест, удаленных от аппаратуры городской (региональной) телефонной сети 11, с помощью второй группы датчиков экологического контроля состояния среды 9 непосредственного экологического мониторинга атмосферы передача типового сообщения от этих датчиков осуществляется по маломощным средствам радиосвязи 10.

Центральный диспетчерский пункт 12 собирает информацию об экологическом состоянии города (региона), данные по прогнозированию загрязнения атмосферы воздуха, 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 и может рекомендовать предприятиям график работы при различных метеоусловиях.

Для прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона на определенный установленный промежуток времени с помощью временно-параметрических задатчиков концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения 13 моделируется изменение во времени величин загрязнения для данных источников выбросов, которые получены по базам данных выбросов за предыдущее время работы предприятий. В результате на второй центр моделирования 14 поступают прогнозируемые значения загрязнений от источников, сгенерированные временно-параметрическими задатчиками концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения 13. Также на втором центре моделирования 14 поступают данные по метеопараметрам от блока моделирования метеопараметров 17 с прогнозом на такой же интервал времени, устанавливаемый задатчиком времени 16. В результате на выходе второго центра моделирования 14 формируется информация о прогнозируемом загрязнении на некотором интервале времени, который подается на центральный диспетчерский пункт 12. Также эта информация сравнивается с текущим загрязнением в центре прогноза загрязнения 15, и на центральный диспетчерский пункт 12 подается величина, характеризующая изменения загрязнений на рассматриваемом интервале времени.

Таким образом, система экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона позволяет повысить эффективность получения объективной информации об экологической обстановке в промышленном регионе и обеспечить прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха промышленного региона.