СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПУТЕЙ ЭВАКУАЦИИ ПРИ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСАХ В АТМОСФЕРУ

Полезная модель относится к области экологии и метеорологии, в частности, к дистанционным методам экологического мониторинга и может найти применение при централизованном управления эвакуацией людей при техногенных катастрофах сопровождаемых вредными выбросами в атмосферу отравляющих веществ, концентрация которых может угрожать здоровью и жизни человека при его пребывании в зараженной этими веществами местности.
Активная деятельность человека направленная на ускоренное развитие технического прогресса в последнее время все чаще стала приводить к возникновению ситуаций связанных с ухудшением экологической обстановки в том или ином регионе. При этом могут возникать ситуации, когда пребывание человека в определенном районе становится не только вредным, но и опасным для его здоровья и даже представлять угрозу для жизни. В частности, такая обстановка может быть вызвана вредными выбросами в атмосферу при техногенных катастрофах отравляющих веществ, распространяющихся над землей и осаждающихся на ее поверхности.
Возникновение вышеназванных проблем привело к созданию различных способов и устройств направленных на контроль за выбросами отравляющих веществ в атмосферу с целью снижения риска для здоровья человека. Смотри, например, авторское свидетельство №1817859, а также патенты России №№2018156, 2047874, 2132606.
Наиболее близким к заявляемому является авторское свидетельство №1817859 (БИ №19, 1993 г.) Система, реализующая контроль за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу включает датчики перемещения предельно допустимых значений контрольных параметров или индикаторы возникновения выброса отравляющих веществ, наземный пункт контроля за параметрами потенциального источника загрязнения и возникновения несанкционированного выброса, систему подготовки и запуска шаров-зондов, уравновешенные шары-зонды, шар-зонд с положительной плавучестью, аэрологический зонд, навигационную систему (НС), ретранслятор сигналов НС, датчик концентрации компонентов загрязняющей токсичной примеси, компьютер для расчетов координат группы шаров-зондов и других параметров, информационный дисплей для оперативного отображения текущих координат шаров-зондов, траектории, расчетных характеристик загрязнений. С помощью вышеприведенной системы производят наблюдение наземными следящими контролирующими средствами за контрольными параметрами источника выбросов, определяют момент выброса по превышению предельно допустимых значений контрольных параметров и производят измерение метеорологических характеристик облака загрязняющих веществ, вычисляют высоты распространения контролируемых параметров загрязняющих веществ и маркируют облако загрязняющих веществ. После этого вновь измеряют метеопараметры атмосферы и повторно маркируют облако загрязняющих веществ, причем с момента выброса осуществляют слежение за его перемещением и обрабатывают результаты измерений. При этом первое и повторное маркирование облака загрязняющих веществ производят группами уравновешенных шаров-зондов, каждая из которых содержит не менее трех шаров-зондов. Причем при первом маркировании группы шаров-зондов запускают на высоты распространения контролируемых загрязняющих веществ. Между первым и повторным
маркированием запускают шар-зонд с положительной плавучестью и определяют направление ветра на разных высотах. При повторном маркировании группы шаров-зондов запускают в слои с отличающимися направлениями движения воздушных масс. Координаты и скорости перемещения аров-зондов измеряют посредством системы определения координат, а при обработке результатов измерений учитывают координаты центра тяжести шаров-зондов и дисперсию входящих в группу шаров зондов относительно центра тяжести данной группы.
Недостатком данной системы является то, что она дает возможность контролировать и учитывать только условия переноса и рассеивания загрязняющих веществ, т.е. передвижение загрязненного облака и его параметры, но не учитываются условия подстилающей поверхности местности ожидаемого осаждения вредных веществ, что достаточно существенно для достоверного прогнозирования осаждения этих веществ (их концентрации в зонах жизнедеятельности человека) и их возможного негативного влияния на его здоровье.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей системы и оперативное получение достоверной информации о распространении облака с отравляющими веществами, возникшего, например, в результате техногенной катастрофы, с учетом природных факторов местности, их прогнозируемого осаждения и получение возможности оперативного определения оптимальных путей эвакуации людей из этой местности, снижающих риск для их здоровья и жизни..
Указанная задача решается следующим образом. Спутниковая навигационная система, шары-зонды с автономной установкой их запуска, ретранслятор координат шаров-зондов и получаемой в них информации, приемник сигналов шаров-зондов, соединенный через конвертор с компьютером для расчета координат шаров-зондов и других параметров
состоит из одной или нескольких линий, объединенных в единую систему. И каждая линия дополнительно содержит устройство передачи данных о распространении загрязняющих веществ, установленное на выходе компьютера. На этих компьютерах дополнительно установлено специализированное программное обеспечение, содержащее геоинформационные данные местности, в частности карту подстилающей поверхности с учетом коэффициента удержания загрязняющих веществ.. При этом система содержит принимающий узел, состоящий из компьютера, установленного на пульте МЧС, предназначенный для приема и анализа информации, о прогнозируемом распределении вредных веществ и их концентрации на конкретной местности, поступающей через устройства передачи данных с компьютеров для расчета координат шаров-зондов и других параметров каждой линии. Число линий в системе выбирают в зависимости от числа потенциальных источников загрязнений атмосферы в каждом конкретном регионе. На компьютере принимающего узла МЧС установлено программное обеспечение, содержащее данные о транспортной системе района и позволяющее их учитывать наряду со сведениями об ожидаемом осаждении вредных веществ.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является учет весьма существенного дополнительного фактора при аварии, а именно, коэффициента удержания загрязняющих веществ подстилающей поверхностью, т.к. трава, кустарники, деревья - сухие или мокрые, водные поверхности, вспаханный грунт, асфальтовые покрытия, каменные строения и др. существенно отличаются своею поглощающей способностью т.е. способностью удерживать загрязняющие вещества, а также учет возможностей транспортных артерий конкретной местности, что особо важно в случае аварии в зонах крупных населенных пунктов и городов.
На фиг.1 приведена блок-схема одной линии заявляемой системы.
1 - точка выброса загрязняющих веществ: предприятие, где произошла авария. 2 - область их распространения. 3 - автономная установка запуска шаров-зондов. 4 - один из шаров-зондов с передатчиком его координат (долготы, ширины, высоты) 5, а 6 - приемник сигнала. 7 - спутниковая навигационная система. Приемник сигнала 6 соединен через конвертор 8 с компьютером 9. 10 слои многослойной атмосферы, а 11 поверхность земли с различными типами подстилающих поверхностей. 12 - устройство передачи данных о распространении загрязняющих веществ на мониторы компьютера оперативного штаба МЧС 13.
В случае аварии, сопровождаемой выбросом загрязняющих веществ, дежурный сотрудник предприятия 1, где произошел выброс, активирует систему определения области распространения загрязняющих веществ 2. Автономная система запуска шаров-зондов 3 наполняет гелием шар-зонд 4 в автономном режиме, снабженный передатчиком координат 5, определяющий эти координаты с помощью спутниковой навигационной системы 7. Сигнал от передатчика координат 5 поступает на приемник сигнала 6. Посредством конвертера передачи сигнала 8 данные о местонахождении шара-зонда 6 в пространстве многослойной атмосферы 10 загрязненной отравляющими веществами поступают в компьютер 9, где после обработки полученных данных специализированным программным обеспечением, формируется картина направления и скорости ветра в каждом слое атмосферы, а также траектории движения частиц отдельных веществ в слоях. Число получаемых слоев определяется различием их параметров - направлением и скоростью ветра.
Имея достоверную информацию о состоянии атмосферы после выброса отравляющих веществ и о метеоусловиях (сухая погода, дождь, снег, град и др.) с помощью вышеуказанного специального программного обеспечения формируется геоориентированная схема распространения и
осаждения загрязняющих веществ из области 2 с учетом коэффициента их удержания подстилающей поверхностью.
В результате анализа этих данных получается прогнозная карта распределения осевших загрязняющих веществ на конкретной местности с учетом их концентрации.
Полученная информация передается с помощью устройства передачи данных о распространении загрязняющих веществ 12 на мониторы оперативного штаба МЧС 13, где с учетом известной степени влияния концентраций вредных веществ на человека, а также возможностей транспортных артерий района аварии, определяются наиболее оптимальные пути эвакуации людей из зараженной местности. О чем оповещают население и организуют его мобилизацию.
В случае одновременного выброса загрязняющих веществ на нескольких предприятиях региона аналогично срабатывает сигнал от точки выброса 1 каждой линии. В результате включаются все линии, связанные с аварийными точками выброса, и все сведения через устройства передачи данных о распространении и концентрации загрязняющих веществ от каждой точки выброса поступают в компьютеры оперативного штаба МЧС. Там они собираются и анализируются, после чего составляется общая картина прогнозируемых загрязнений окружающей местности с учетом нескольких источников выброса, и уже с ее учетом, аналогично описанному выше, определяются оптимальные пути эвакуации.
Таким образом, используя предлагаемую систему, можно быстро и достоверно с учетом возможностей переноса частиц загрязняющих веществ в многослойной атмосфере получить не только картину распространения в ней загрязняющих веществ, но и их осаждения на земной поверхности, а следовательно, спрогнозировать ситуацию после выброса и выявить наименее опасные для человека пути эвакуации из аварийной зоны, чем значительно сократить его пребывание в опасных для здоровья условиях.