МОБИЛЬНОЕ РАДИОУСТРОЙСТВО С ИЗМЕРИТЕЛЕМ УРОВНЯ ВРЕДНЫХ ГАЗОВЫХ КОМПОНЕНТОВ В ВОЗДУХЕ

Настоящая полезная модель относится к устройствам, служащим для измерения уровня вредных газовых компонентов в воздухе и 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 в воздухе, превышающими предельно допустимые, применительно к оценке влияния вредных газовых компонентов воздуха 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). Известное устройство имеет недостаточную мобильность и оперативность измерений, т.к. не позволяет оперативно провести измерения и передать результаты измерения из мест недоступных для проезда транспортного средства, а так же в помещениях.
Так же 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 2380729, МПК G01W 1/00, 2008). Известное устройство имеет недостаточную мобильность и оперативность измерений, т.к. не позволяет оперативно провести измерения и передать результаты измерения из мест недоступных для проезда транспортного средства, а так же в помещениях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ мобильного контроля содержания вредных газовых компонентов в воздухе и устройство для его осуществления, содержащее 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, блок сбора и обработки информации, 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, 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 2469317, G01N 33/00 (2006.01), G01W 1/00 (2006.01).
Известное устройство имеет недостаточную мобильность и оперативность измерений, т.к. не позволяет оперативно провести измерения и передать результаты измерения из мест недоступных для проезда транспортного средства, а так же в помещениях. Это связано с тем, что в качестве средства сбора и обработки информации, а так же в качестве радиопередающего устройства используются отдельные блоки со своими вычислительными устройствами, что увеличивает габариты и потребляемую энергию устройства в целом и снижает его мобильность и оперативность проведения измерений.
2
2
Технический результат - повышение мобильности и оперативности измерений достигается за счет использования в полезной модели в качестве основы устройства мобильное радиоустройство на основе сотового телефона - процессор которого используется для обработки результатов измерений и их отображения на дисплее сотового телефона. Аккумулятор сотового телефона так же используется для питания элементов измерителя уровня вредных газовых компонентов в воздухе. Это позволяет создать малогабаритное мобильное устройство, которое позволяет оперативно измерить уровень вредных газовых компонентов в воздухе и передать результаты измерения. При этом человек с этим устройством может провести измерения в помещениях, а так же легко проникнуть в места недоступные для проезда транспортного средства. К одному сотовому телефону могут быть поочередно подключены разные измерители уровня вредных газовых компонентов в воздухе, например для измерения СО, СO, NO и др., которые различаются типом используемых газовых датчиков.
Предметом настоящей полезной модели является мобильное радиоустройство с измерителем уровня вредных газовых компонентов в воздухе, содержащее мобильное радиоустройство, в корпусе которого, размещен первый блок питания, выполненный с возможностью подачи питающих напряжений ко всем электронным узлам и блокам, расположенным в корпусе мобильного радиоустройства, процессор, соответствующие входы и выходы которого соединены с аудиоблоком, радиоблоком, блоком памяти, блоком индикации и с клавиатурой, первый выход аудиоблока через последовательно включенные первый блок сопряжения, коммутатор и усилитель соединен с датчиком газа, выход коммутатора через второй блок сопряжения соединен со входом аудиоблока, второй выход аудиоблока соединен со вторым блоком питания.
Частными существенными признаками предлагаемой полезной модели являются следующие:
Процессор выполнен с возможностью обеспечения сигнализации о допустимом, и недопустимом уровне вредных газовых компонентов в воздухе, а блок индикации выполнен с возможностью вывода сигнализации процессора, представленной в графическом, табличном или текстовом виде и подачи необходимых звуковых сигналов.
В состав клавиатуры введены дополнительные клавиши для управления работой процессора в режиме измерения уровня вредных газовых компонентов в воздухе.
Радиоблок выполнен с возможностью определения местоположения проверяемого объекта в пространстве с помощью систем GPS или ГЛОНАСС, и с возможностью передавать через радиоблок установленные координаты местоположения проверяемого объекта в пространстве.
Процессор выполнен с возможностью, позволяющей наносить установленные координаты местоположения в пространстве на карту местности.
Процессор выполнен с возможностью, позволяющей сохранять дату и время каждого проведенного измерения и с возможностью передавать через радиоблок дату и время каждого проведенного измерения.
Процессор выполнен с возможностью управления работой мобильного радиоустройства путем идентификации команд речевого управления пользователя с их последующим выполнением.
Процессор выполнен с возможностью идентификации пользователя по голосу при подаче команд речевого управления.
Процессор выполнен с возможностью, позволяющей производить фотографирование встроенным в мобильное радиоустройство фотоаппаратом и сохранять в памяти процесс измерения и с возможностью передавать через радиоблок фотографии.
Процессор выполнен с возможностью, позволяющей фиксировать в памяти дополнительные текстовые или речевые комментарии пользователя к каждому измерению и с возможностью передавать через радиоблок дополнительные текстовые или речевые комментарии пользователя к каждому измерению.
Первый и второй блоки сопряжения, коммутатор, усилитель, детектор и антенна выполнены в виде единого узла и подключаются к мобильному радиоустройству через разъем AUDIO мобильного радиоустройства.
Задачей настоящей полезной модели является создание мобильного устройства, обеспечивающего оперативное измерение уровня вредных газовых компонентов в воздухе и передачу результатов измерения.
Суть предлагаемого технического решения поясняется на фиг.1, где представлена обобщенная структурная схема заявляемой полезной модели.
На фиг.1 использованы следующие обозначения: 1 - первый блок питания, 2 - мобильное радиоустройство, 3 - аудиоблок, 4 - измеритель уровня вредных газовых компонентов в воздухе, 5 - второй блок питания, 6 - клавиатура, 7 - процессор, 8 - блок памяти, 9 - блок индикации, 10 - радиоблок, 11 - датчик газа, 12 - усилитель, 13 - коммутатор, 14 - первый блок сопряжения, 15 - второй блок сопряжения.
Рассматриваемое мобильное радиоустройство с измерителем уровня вредных газовых компонентов содержит мобильное радиоустройство 2, в корпусе которого, размещен первый блок питания 1, выполненный с возможностью подачи питающих напряжений ко всем электронным узлам и блокам, расположенным в корпусе мобильного радиоустройства 2, процессор 7, соответствующие входы и выходы которого соединены с аудиоблоком 3, радиоблоком 10, блоком памяти 8, блоком индикации 9 и с клавиатурой 6, первый выход аудиоблока 3 через последовательно включенные первый блок сопряжения 14, коммутатор 13, и усилитель 12 соединен с датчиком газа 11, выход коммутатора 13 через второй блок сопряжения 15 соединен со входом аудиоблока 3, второй выход аудиоблока соединен со вторым блоком питания 5.
Мобильное радиоустройство 2 (с входящими в его состав первым блоком питания 1, аудиоблоком 3, клавиатурой 6, процессором 7, блоком памяти 8, блоком индикации 9 и радиоблоком 10) представляет собой обычный мобильный телефон, блок памяти 8 которого позволяет производить введение дополнительных программ работы, а клавиатура 6 позволяет переходить на эти программы работы и возвращаться к выполнению стандартных программ.
2
2
В качестве датчика газа 11 могут быть использованы различные датчики газа, например для измерения содержания в воздухе углекислого газа СO - датчик IRceL СO2 фирмы City Technology, угарного газа СО-МЕ3-СО Gas Sensor фирмы Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co., Ltd, двуокиси азота NO-ME3-NO2 Gas Sensor фирмы Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co., Ltd и др. В качестве усилителя 12 может быть использован любой операционный усилитель, например микросхема AD8603. В качестве коммутатора 13 может быть использован коммутатор например на микросхеме 74НС4016. В качестве первого блока сопряжения 14 может быть использован простейший усилитель на транзисторе - назначение которого - усилить сигнал с выхода аудиоблока 3 до уровня, необходимого для работы коммутатора 13. В качестве второго блока сопряжения 15 может быть использован разделительный конденсатор, или (и) при необходимости резистивный делитель напряжения - для согласования уровней выходного сигнала на выходе коммутатора 13 и входе аудиоблока 3.
Возможный вариант исполнения второго блока сопряжения 15 приведен на фиг.2. Он состоит из делителя напряжения на резисторах 16 и 17 и конденсатора 18. Делитель напряжения на резисторах 16 и 17 предназначен для согласования уровня напряжения на выходе коммутатора 13 с уровнем необходимым для нормальной работы входа аудиоблока 3.
Возможный вариант исполнения второго блока питания 5 приведен на Фиг.3. Он состоит из конденсатора 19 и двух выпрямителей напряжения - на диоде 20, конденсаторе 22 и диоде 21, конденсаторе 23. Выходные напряжения -V и +V используются для питания элементов блока 4, например усилителя 12. При необходимости, необходимое питание также может быть получено от встроенного в блок 4 элемента питания.
Таким образом, все функциональные узлы и элементы рассматриваемого устройства широко известны и доступны на коммерческом рынке или могут быть легко изготовлены. Поэтому возможность практической реализации рассматриваемого мобильного радиоустройства с измерителем уровня вредных газовых компонентов в воздухе не вызывает сомнений.
Предлагаемое мобильное радиоустройство с измерителем уровня вредных газовых компонентов в воздухе (Фиг.1) работает следующим образом.
Перед началом измерения уровня вредных газовых компонентов в воздухе мобильное радиоустройство выполняет функции обычного мобильного телефона. Блок питания 1 при этом включен, и требуемое питание поступает на все узлы, расположенные внутри корпуса мобильного радиоустройства.
Пользователь подключает измеритель уровня вредных газовых компонентов в воздухе 4 к мобильному радиоустройству через его аудиоразъем. При этом вход первого блока сопряжения 14 подключается к первому выходу аудиоблока 3, вход (микрофонный вход) аудиоблока 3 подключается к выходу второго блока сопряжения 15, второй выход аудиоблока подключается ко второму блоку питания 5.
Затем пользователь с помощью клавиатуры 6 формирует на процессор 7 команду запускающую программу измерения уровня вредных газовых компонентов в воздухе. Эта команда может подаваться, например, путем нажатия специальных клавиш (если такие имеются на клавиатуре 6). Процессор 7 после получения команды обращается к блоку 8 памяти для введения программы работы в режиме измерения уровня вредных газовых компонентов в воздухе. После ввода программы процессор 7 включает блок 9 индикации, информируя пользователя об изменении режима работы мобильного радиоустройства. Аудиоблок 3 по команде процессора 7 формирует на своем выходе сигнал в звуковом диапазоне частот с заданной частотой и амплитудой, установленными в программе измерения уровня вредных газовых компонентов в воздухе, например - частоту 1 кГц и максимальную амплитуду. Это напряжение через первый блок сопряжения 14 поступает на управляющий вход коммутатора 13, который под воздействием этого сигнала начинает периодически с частотой 1 кГц подключать ко входу второго блока сопряжения 15 сигнал с выхода усилителя 12, т.е. осуществляется преобразование постоянного напряжения с выхода усилителя 12 в переменное напряжение с частотой 1 кГц. В зависимости от уровня вредных газовых компонентов в воздухе, на выходе датчика газа 5 появляется постоянное напряжение, которое усиливается усилителем 12 и после его преобразования коммутатором 13 в переменное напряжение с частотой 1 кГц оно поступает на вход аудиоблока 3.
Преобразованный в цифровую форму в аудиоблоке 3 этот сигнал поступает в процессор 7, который вычисляет измеренное значение уровня вредных газовых компонентов в воздухе, и результат измерения отображается на блоке индикации 9.
Полученные значения уровня вредных газовых компонентов в воздухе сравниваются в процессоре 7 с предельно допустимыми значениями, взятыми из блока 8 памяти. Далее процессор 7 формирует и отражает на блоке 9 индикации необходимое информационное сообщение.
В общем случае информационные сообщения могут выводиться на блоке 9 индикации в графическом, табличном или текстовом виде и сопровождаться подачей необходимых звуковых сигналов.
Через радиоблок 10 полученный результат, при необходимости, передается заинтересованному потребителю. При этом результат может быть дополнен данными местоположения объекта, для которого производилась проверка. Эти данные могут быть получены навигационными приборами с помощью систем GPS или ГЛОНАСС (если в состав мобильного радиоустройства входят такие навигационные приборы). Процессор может быть выполнен с возможностью, позволяющей наносить установленные координаты местоположения проверяемого объекта в пространстве на карту местности.
Процессор выполнен с возможностью сохранять дату и время каждого проведенного измерения и с возможностью передавать через радиоблок дату и время каждого проведенного измерения.
Для удобства пользования процессор может быть выполнен с возможностью управления работой мобильного радиоустройства путем идентификации команд речевого управления пользователя с их последующим выполнением.
Так же может быть произведено фотографирование встроенным в мобильное радиоустройство фотоаппаратом и сохранение в памяти процесса измерения и с возможностью передачи через радиоблок фотографии.
Так же могут быть зафиксировать в памяти дополнительные текстовые, или речевые комментарии пользователя к каждому измерению, с возможностью их передачи через радиоблок.
По окончании измерений пользователь с помощью клавиатуры 6 формирует на процессор 7 команду отключения программы измерения вредных газовых компонентов в воздухе, а затем отсоединяет от мобильного радиоустройства 2 измеритель вредных газовых компонентов в воздухе 4.
Наиболее удобным для потребителя является случай, когда первый 14 и второй 15 блоки сопряжения, коммутатор 13, усилитель 12, датчик газа 11 и второй блок питания 5 выполнены в виде единого узла и подключаются к мобильному радиоустройству через разъем AUDIO мобильного радиоустройства.
Описанная выше полезная модель позволяет измерить уровень вредных газовых компонентов в воздухе и тут же передать результат измерения, что подтвердили лабораторные испытания мелкосерийно выпускаемых образцов заявляемой полезной модели.
Для пользователя проводить измерения весьма удобно (что также подтвердили лабораторные испытания). Время измерения не превышает 20 с.
Таким образом, благодаря введенным в мобильное радиоустройство узлам и связям решена задача полезной модели: повышение мобильности и оперативности измерения уровня вредных газовых компонентов в воздухе и передачу результатов измерения. Благодаря своим небольшим габаритам с помощью данной полезной модели можно провести измерения в местах недоступных для транспортного средства, а также в помещениях и оперативно передать результаты измерений.