СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗА ВЫБРОСАМИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Полезная модель относится к промышленной экологии, в частности, к системам экологического мониторинга и контроля за выбросами загрязняющих веществ.
По авт. св. №2007128559/22 известна автоматизированная система оперативного контроля воздушного бассейна города, содержащая стационарные пункты наземного контроля, мобильные станции, прямые и обратные связи, центр управления системой, дополнительно устанавливаемые стационарные средства дистанционного контроля основных источников выбросов загрязнений и мобильные станции двух типов: первый тип оснащен только газоаналитической аппаратурой, а второй оснащен дополнительным средством дистанционного контроля.
По авт. св. №2002125292/09 известна автоматизированная контрольно-информационная система, содержащая пункты контроля выбросов предприятий с системой сбора информации от датчиков экологического контроля состояния окружающей среды, объединенных линиями связи для передачи данных в локальные и центральный пункты, в которую дополнительно введены региональные/корпоративные банки данных и центральный банк данных о выбросах парниковых газов, блок анализа роста/сокращения выбросов парниковых газов, система управления взаиморасчетами, локальные и центральный пункты выполнены в виде региональных и главного вычислительных центров.
Целью работы является разработка и применение автоматизированной системы контроля за выбросами промышленного предприятия, включающей многокомпонентные датчики загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух, сбрасываемых в сточные воды и выделяющихся при их хранении, обладающей возможностью легкого масштабирования, возможностью математического моделирования и визуализации зон локализации загрязняющих веществ на территории предприятия, возможностью обработки и прогнозирования временных рядов концентраций загрязняющих веществ, по сравнению с системами описанными в авт. св. №2007128559/22 и №2002125292/09
Основными структурными блоками автоматизированной системы контроля за выбросами предприятия, приведенной на фиг.1, являются: регистрационно-измерительная подсистема и сервер системы контроля.
Регистрационно-измерительная подсистема, выполняет функции сбора и предварительной обработки экспериментальных рядов концентраций загрязняющих веществ, полученных с датчиковой аппаратуры. Сервер системы контроля за выбросами, выполняет функции хранения, обработки, анализа, представления экспериментальных и расчетных временных рядов концентраций, с их привязкой к объектам контроля и источникам выбросов на территории предприятия.
Регистрационно-измерительная подсистема строится на основе взаимосвязанных распределенных стационарных или мобильных автоматизированных постов контроля. Автоматизированный пост представляет собой персональный компьютер (ноутбук) и подключенные к нему многокомпонентные датчики. Связь поста с датчиками в системе контроля за выбросами осуществляется по следующей схеме: к контроллеру СОМ-порта ПК через конвертор RS-232<->RS-485 подключается витая пара проводов (два провода сетевого UTP кабеля), т.е. организуется сеть на интерфейсе RS-485. К витой паре проводов последовательно подключаются все датчики по одинаковой схеме. К главному проводу, передающему исходный сигнал подключаются все прямые входы/выходы усилителей датчиков, а к другому - инверсные.
Перечень газоанализаторов и датчиков может быть адаптирован для системы контроля за выбросами конкретного предприятия. На предприятии выбирается наиболее приоритетный состав датчиков контроля, и система строится, учитывая состав главных, наиболее опасных компонент выбросов загрязняющих веществ.
Информация с датчиков обрабатывается встроенным в них контроллером и передается на компьютер в режиме реального времени, однако сохранение собранных экспериментальных данных в текстовый файл заданной структуры происходит по заданному программой сбора временному регламенту. Затем информация из этого файла поступает в базу данных, расположенную на компьютере поста системы автоматизированного контроля. Происходит первичная вейвлет-обработка временных рядов данных о концентрациях вредных веществ, их структуризация и приведение к виду, используемому в системе контроля.
Максимальное количество подключаемых к одному ПК датчиков по интерфейсу RS-485 равно 32. Количество автоматизированных постов и подключаемых к ним датчиков зависит от размеров контролируемой территории, задач и целей контроля за выбросами. Число постов контроля выбросов и подключенных к ним датчиков может быть наращено в зависимости от требований, предъявляемых к данной системе.
На постах автоматизированного контроля выбросов установлена клиентская часть программного обеспечения автоматизированной системы контроля, включающая программу сбора данных с датчиковой аппаратуры, клиентскую часть базы данных и клиент геоинформационной системы контроля. Для организации взаимосвязи между отдельными автоматизированными постами распределенной системы контроля и сервером системы, используется локальная вычислительная сеть, беспроводная сеть предприятия (Wi-Fi), компьютерная сеть Internet.
Центральным звеном системы является сервер. Он управляет работой системы контроля выбросов, на нем осуществляется анализ и обработка экспериментальных и расчетных данных о выбросах, их геоинформационная привязка к объектам на картографической основе ГИС-проекта системы, осуществляется математическое моделирование и визуализация зон распространения загрязняющих веществ.
Автоматизированные посты контроля посредством компьютерной сети предприятия имеют возможность доступа к результатам обработки, математического моделирования, расчета и прогнозирования, полученным на сервере системы.
В состав сервера системы контроля за выбросами входят: геоинформационная система для отображения пространственно-координированных данных о выбросах, визуализации значений концентраций и зон распространения загрязняющих веществ; внешняя БД для хранения собранных и расчетных данных об уровнях выбросов и нормативных данных о выбросах вредных веществ, предельно допустимых концентраций; подключаемые к геоинформационной системе расчетные модули анализа, обработки экспериментальных и расчетных 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.
Все операции обработки и анализа временных рядов концентраций загрязняющих веществ выполняются на базе современного математического аппарата вейвлет-преобразования. Схема работы системы контроля за выбросами, приведена на фиг.2.
Предложенное структурное решение системы обеспечивает возможность масштабирования и функциональной модификации системы контроля за выбросами.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2007128559 (МПК G01W 1/00, Опубликован 2007.12.10 Бюл. №22.)
2. Патент РФ №2002125292 (МПК G06F 17/60, Опубликован 2004.03.27 Бюл. №09.)