способ мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, в котором измеряют локальные концентрации вредных газовых компонентов при помощи газоанализаторов с сенсорами, размещенных на транспортном средстве, которое перемещается по обследуемой территории, передают измеренные значения концентраций и координаты местонахождения транспортного средства на центральный сервер, снабженный программным обеспечением, сравнивают полученные значения концентраций с предельно допустимыми значениями и на основе такого сравнительного анализа делают вывод о состоянии воздушной среды в различных местах обследуемой территории, отличающийся тем, что измеряют локальные концентрации газовых компонентов в воздухе при помощи мультиполисенсорных автоматических газоанализаторов непрерывного контроля, содержащих сенсоры различного принципа действия, причем измерения производят посредством сенсоров, сгруппированных в отдельные блоки, каждый из которых содержит сенсоры одного принципа действия, при фиксации информативных значений от сенсоров со сдвигом по времени по каждому сенсору, входящему в отдельный блок, равным частному от деления времени быстродействия сенсора на количество сенсоров в блоке, при этом на центральном сервере проводят сопоставительный анализ полученных данных и карты заболеваемости и плотности населения обследуемой территории, полученной по стационарному санитарно-гигиеническому мониторингу, на основе которого делают вывод о состоянии воздушной среды и степени влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения в различных местах обследуемой территории.

2. Устройство мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, содержащее газоанализаторы с сенсорами, блок сбора и обработки информации, размещенные на транспортном средстве, снабженном средствами определения его местонахождения и приемопередающим устройством, связанным по радиоканалу с центральным сервером, снабженным программным обеспечением, отличающееся тем, что в качестве газоанализаторов с сенсорами содержит мультиполисенсорные автоматические газоанализаторы непрерывного контроля, содержащие сенсоры различного принципа действия, в которых сенсоры сгруппированы в отдельные блоки, каждый из которых содержит сенсоры одного принципа действия, причем блок сбора и обработки информации выполнен с возможностью фиксации информативных значений от сенсоров со сдвигом по времени по каждому сенсору, входящему в отдельный блок, равным частному от деления времени быстродействия сенсора на количество сенсоров в блоке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей атмосферы при мобильном контроле (мониторинге) содержания вредных газовых компонентов в воздухе с целью сбора информации, диагностики состояния атмосферы на обследуемой территории и предназначено для использования в системе атмосфероохранных мероприятий для оперативного выявления мест загрязнения атмосферы с концентрациями вредных газовых компонентов, превышающими предельно допустимые, применительно к оценке их влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения.

Известен способ мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, в котором измеряют локальные концентрации вредных газовых компонентов при помощи газоанализаторов с сенсорами, размещенных на транспортном средстве, которое перемещается по обследуемой территории, передают измеренные значения концентраций и координаты местонахождения транспортного средства на центральный сервер, снабженный программным обеспечением, сравнивают полученные значения концентраций с предельно допустимыми значениями и на основе такого сравнительного анализа делают вывод о состоянии воздушной среды в различных местах обследуемой территории (см. патент РФ на изобретение № 2369866, МПК G01N 33/00, 2009). В известном способе из-за инерционности сенсоров фиксация информативных значений показаний сенсоров может осуществляться через значительные промежутки времени, за которое транспортное средство может переместиться на большое расстояние. Соответственно и распределение локальных концентраций на обследуемой территории может определяться путем измерения этих концентраций в местах, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Это приводит к недостаточной достоверности мобильного контроля, так как может привести к тому, что возможный источник или область повышенного содержания вредных газовых компонентов в воздухе, находящийся между указанными местами измерений, не будет обнаружен при мобильном контроле. Кроме того, в известном способе измерение локальных концентраций осуществляется при помощи газоанализаторов с ограниченными возможностями как по точности измерений, так и количеству определяемых газовых компонентов, что также уменьшает достоверность мобильного контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, в котором измеряют локальные концентрации вредных газовых компонентов при помощи газоанализаторов с сенсорами, размещенных на транспортном средстве, которое перемещается по обследуемой территории, передают измеренные значения концентраций и координаты местонахождения транспортного средства на центральный сервер, снабженный программным обеспечением, сравнивают полученные значения концентраций с предельно допустимыми значениями и на основе такого сравнительного анализа делают вывод о состоянии воздушной среды в различных местах обследуемой территории (см. патент РФ на изобретение № 2380729, МПК G01W 1/00, 2008). В известном способе из-за инерционности сенсоров фиксация информативных значений показаний сенсоров может осуществляться через значительные промежутки времени, за которое транспортное средство может переместиться на большое расстояние. Соответственно и распределение локальных концентраций на обследуемой территории может определяться путем измерения этих концентраций в местах, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Это приводит к недостаточной достоверности мобильного контроля, так как может привести к тому, что возможный источник или область повышенного содержания вредных газовых компонентов в воздухе, находящийся между указанными местами измерений, не будет обнаружен при мобильном контроле. В известном способе измерение локальных концентраций осуществляется при помощи газоанализаторов с ограниченными возможностями как по точности измерений, так и количеству определяемых газовых компонентов, что также уменьшает достоверность мобильного контроля. Кроме того, при реализации предлагаемого способа не предполагается учет степени влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения.

Известно устройство мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, содержащее газоанализаторы с сенсорами, блок сбора и обработки информации, размещенные на транспортном средстве, снабженном средствами определения его местонахождения и приемопередающим устройством, связанным по радиоканалу с центральным сервером, снабженным программным обеспечением (см. патент РФ на изобретение № 2369866, МПК G01N 33/00, 2009). В известном устройстве из-за инерционности сенсоров фиксация информативных значений показаний сенсоров может осуществляться через значительные промежутки времени, за которые транспортное средство может переместиться на большое расстояние. Соответственно и распределение локальных концентраций на обследуемой территории может определяться путем измерения этих концентраций в местах, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Это приводит к недостаточной достоверности мобильного контроля, так как может привести к тому, что возможный источник или область повышенного содержания вредных газовых компонентов в воздухе, находящийся между указанными местами измерений, не будет обнаружен при мобильном контроле. Кроме того, в известном устройстве измерение локальных концентраций осуществляется при помощи газоанализаторов с ограниченными возможностями как по точности измерений, так и количеству определяемых газовых компонентов, что также уменьшает достоверность мобильного контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, содержащее газоанализаторы с сенсорами, блок сбора и обработки информации, размещенные на транспортном средстве, снабженном средствами определения его местонахождения и приемопередающим устройством, связанным по радиоканалу с центральным сервером, снабженным программным обеспечением (см. патент РФ на изобретение № 2380729, МПК G01W 1/00, 2008). В известном устройстве из-за инерционности сенсоров фиксация информативных значений показаний сенсоров может осуществляться через значительные промежутки времени, за которые транспортное средство может переместиться на большое расстояние. Соответственно и распределение локальных концентраций на обследуемой территории может определяться путем измерения этих концентраций в местах, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Это приводит к недостаточной достоверности мобильного контроля, так как может привести к тому, что возможный источник или область повышенного содержания вредных газовых компонентов в воздухе, находящийся между указанными местами измерений, не будет обнаружен при мобильном контроле. Кроме того, в известном устройстве измерение локальных концентраций осуществляется при помощи газоанализаторов с ограниченными возможностями как по точности измерений, так и количеству определяемых газовых компонентов, что также уменьшает достоверность мобильного контроля.

Предлагаемое техническое решение, как в части способа, так и устройства, направлено на решение задачи, состоящей в повышении достоверности контроля за счет более точного определения распределения локальных концентраций вредных газовых компонентов в воздухе на обследуемой территории путем уменьшения влияния инерционности сенсоров газоанализаторов, а также за счет использования высокоточных газоанализаторов с широкими возможностями, при возможном учете степени влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения.

Данная задача решается тем, что в способе мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, в котором измеряют локальные концентрации вредных газовых компонентов при помощи газоанализаторов с сенсорами, размещенных на транспортном средстве, которое перемещается по обследуемой территории, передают измеренные значения концентраций и координаты местонахождения транспортного средства на центральный сервер, снабженный программным обеспечением, сравнивают полученные значения концентраций с предельно допустимыми значениями и на основе такого сравнительного анализа делают вывод о состоянии воздушной среды в различных местах обследуемой территории, измеряют локальные концентрации газовых компонентов в воздухе при помощи мультиполисенсорных автоматических газоанализаторов непрерывного контроля, содержащих сенсоры различного принципа действия, причем измерения производят посредством сенсоров, сгруппированных в отдельные блоки, каждый из которых содержит сенсоры одного принципа действия, при фиксации информативных значений от сенсоров со сдвигом по времени по каждому сенсору, входящему в отдельный блок, равным частному от деления времени быстродействия сенсора на количество сенсоров в блоке, при этом на центральном сервере проводят сопоставительный анализ полученных данных и карты заболеваемости и плотности населения обследуемой территории, полученной по стационарному санитарно-гигиеническому мониторингу, на основе которого делают вывод о состоянии воздушной среды и степени влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения в различных местах обследуемой территории.

Также данная задача решается тем, что устройство мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе, содержащее газоанализаторы с сенсорами, блок сбора и обработки информации, размещенные на транспортном средстве, снабженном средствами определения его местонахождения и приемопередающим устройством, связанным по радиоканалу с центральным сервером, снабженным программным обеспечением, в качестве газоанализаторов с сенсорами содержит мультиполисенсорные автоматические газоанализаторы непрерывного контроля, содержащие сенсоры различного принципа действия, в которых сенсоры сгруппированы в отдельные блоки, каждый из которых содержит сенсоры одного принципа действия, причем блок сбора и обработки информации выполнен с возможностью фиксации информативных значений от сенсоров со сдвигом по времени по каждому сенсору, входящему в отдельный блок, равным частному от деления времени быстродействия сенсора на количество сенсоров в блоке.

Прежде всего, следует отметить, что мультиполисенсорные автоматические газоанализаторы непрерывного контроля представляют собой мультисенсорные газоанализаторы, содержащие сенсоры различного принципа действия, обеспечивающие высокую точность измерения концентраций большого количества газовых компонентов газоанализаторов, преимущества которых описаны в известных источниках информации (см. патент РФ на изобретение № 2274855, МПК G01N 27/416, 2004 или газоанализатор ГАНК-4, www.gank4.ru), причем в этих газоанализаторах имеются отдельные блоки сенсоров, каждый из которых содержит несколько сенсоров одного принципа действия.

Использование таких блоков обусловлено следующими обстоятельствами.

Каждый сенсор определенного физического принципа действия обладает свойственной ему инерционностью и, соответственно, имеет свое время быстродействия, при наступлении которого сенсор дает достоверные показания, и при этом фиксируется информативное значение концентрации. При использовании одного сенсора фиксация информативных значений показаний сенсоров может осуществляться через значительные промежутки времени, за которые транспортное средство может переместиться на большое расстояние. Соответственно и распределение локальных концентраций на обследуемой территории может определяться путем измерения этих концентраций в местах, находящихся на большом расстоянии друг от друга.

При измерении посредством сенсоров, сгруппированных в отдельные блоки, каждый из которых содержит сенсоры одного принципа действия, каждый сенсор дает информативные показания через свойственное ему время быстродействия, но эти показания фиксируются со сдвигом по времени по каждому сенсору, входящему в отдельный блок, равным частному от деления времени быстродействия сенсора на количество сенсоров в блоке. Таким образом при мобильном контроле производятся измерения локальных концентраций через промежутки времени, равные указанному сдвигу по времени, или через соответствующие расстояния на обследуемой территории. Это позволяет повысить достоверность мобильного контроля, так как можно получить распределения локальных концентраций вредных газовых компонентов в воздухе при их измерении через небольшие промежутки времени или расстояния на обследуемой территории.

Так, например, время быстродействия каждого сенсора, входящего в блок, составляет 10 сек. При движении транспортного средства, при помощи которого осуществляется мобильный контроль, со скоростью 10 м/сек, очевидно, что информативные показания одного сенсора и, соответственно, локальное значение концентрации фиксировались бы через каждые 100 м. В случае же наличия в блоке, например, пяти сенсоров, от первого сенсора информативные показания фиксируются через 10 сек или через 100 м, от второго - через 12 сек или через 120 м, от третьего -через 14 сек или через 140 м и т.д. Таким образом можно получить распределения локальных концентраций вредных газовых компонентов в воздухе через каждые 20 м обследуемой территории и, соответственно, достаточно точно выявить возможный источник или область повышенного содержания вредных газовых компонентов в воздухе. Очевидно, что при этом необходимо учитывать при определении места измерения концентрации, что оно будет сдвинуто в сторону, противоположную движению транспортного средства, на расстояние, преодоленное транспортным средством за время быстродействия сенсора.

Проведение на центральном сервере сопоставительного анализа полученных данных и карты заболеваемости и плотности населения обследуемой территории, полученной по стационарному санитарно-гигиеническому мониторингу, на основе которого делают вывод о состоянии воздушной среды и степени влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения в различных местах обследуемой территории, позволяет выявить степень влияния определенных вредных газовых компонентов на здоровье населения и, на основе такого анализа, разработать соответствующие рекомендации по устранению источников загрязнений или перемещению населения.

На чертеже схематично представлено устройство для мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе.

Устройство мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе включает в себя мультиполисенсорные автоматические газоанализаторы 1, 2 непрерывного контроля, содержащие сгруппированные в отдельные блоки сенсоры 3, 4, 5, 6 различного принципа действия, каждый из которых содержит сенсоры одного принципа действия. Каждый сенсор 3 - 6 связан с блоком 7 сбора и обработки информации, выполненным с возможностью фиксации информативных значений от сенсоров со сдвигом по времени по каждому сенсору, входящему в отдельный блок, равным частному от деления времени быстродействия сенсора на количество сенсоров в блоке. Мультиполисенсорные автоматические газоанализаторы 1, 2 непрерывного контроля и блок 7 сбора и обработки информации размещены на транспортном средстве 8, снабженном средствами 9 определения его местонахождения, например системой GPS, и приемопередающим устройством 10, связанным по радиоканалу с центральным сервером 11, снабженным программным обеспечением.

Предлагаемый способ мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе осуществляется с использованием устройства для его реализации следующим образом.

Транспортное средство 8, например, автомобиль перемещается по обследуемой территории. При этом измеряют локальные концентрации газовых компонентов в воздухе при помощи мультиполисенсорных автоматических газоанализаторов 1, 2 непрерывного контроля, содержащих сгруппированные в отдельные блоки сенсоры 3, 4, 5, 6 различного принципа действия, каждый из которых содержит сенсоры одного принципа действия. Сигналы от каждого сенсора 3-6 поступают в блок 7 сбора и обработки информации, в котором фиксируют информативные значения от сенсоров 3-6 со сдвигом по времени по каждому сенсору, входящему в отдельный блок, равным частному от деления времени быстродействия сенсора на количество сенсоров в блоке. Информация от блока 7 сбора и обработки информации, в том числе координаты местонахождения транспортного средства, определяемые при помощи средства 9 определения его местонахождения, поступают в приемопередающее устройство 10, а затем по радиоканалу в центральный сервер 11, снабженный программным обеспечением. В центральном сервере 11 измеренные значения локальных концентраций фиксируются для соответствующих мест обследуемой территории (причем, очевидно, что каждое измеренное значение локальной концентрации приводится в соответствие с координатами транспортного средства на момент начала измерения сенсором) и сравниваются с предельно допустимыми значениями. В результате выявляются области обследуемой территории, в которых имеет место превышение предельно допустимых концентраций вредных газовых компонентов в воздухе.

При этом на центральном сервере 11 проводят сопоставительный анализ полученных данных и карты заболеваемости и плотности населения обследуемой территории, полученной по стационарному санитарно-гигиеническому мониторингу, на основе которого делают вывод о состоянии воздушной среды и степени влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения в различных местах обследуемой территории. Так, если в каких-то областях с превышением предельно допустимых концентраций вредных газовых компонентов в воздухе заболеваемость не превышает уровень заболеваемости в областях, где такое превышение отсутствует, то можно сделать вывод об отсутствии влияние вредных газовых компонентов на здоровье населения в этих областях. Или, например, если плотность населения в областях с превышением предельно допустимых концентраций вредных газовых компонентов в воздухе незначительна, то нет необходимости в, например, дорогостоящем устранении источника загрязнения, а целесообразно просто расселить жителей по другим местам.

Предлагаемое техническое решение, как в части способа, так и устройства, обеспечивает повышение достоверности контроля за счет более точного определения распределения локальных концентраций вредных газовых компонентов в воздухе на обследуемой территории путем уменьшения влияния инерционности сенсоров газоанализаторов, а также за счет использования высокоточных газоанализаторов с широкими возможностями, при возможном учете степени влияния вредных газовых компонентов на здоровье населения.