УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ОПАСНОСТИ СО ВСТРОЕННОЙ СИСТЕМОЙ ОТОБРАЖЕНИЯ
APPARATUS FOR DETECTING AND MONITORING HAZARD WITH BUILT-IN DISPLAY SYSTEM

По настоящей заявке испрашивается приоритет предварительной заявки США 60/714,479, поданной 6 сентября 2005 года, содержание которой целиком включено в данную заявку путем ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение в общем относится к устройству обнаружения и мониторинга опасности со встроенной дисплейной системой. В частности, в изобретении предлагается устройство, предназначенное для использования в системе общественной безопасности и предупреждения о чрезвычайных ситуациях, приспособленной для обнаружения и идентификации опасностей в окружающей среде, а также для отображения представляющей интерес информации, касающейся опасности или другой общедоступной информации для населения.
Уровень техники
В связи с появлением и расширением террористических группировок по всему миру среди прочего становится необходимым иметь возможность обнаружения опасных объектов и угрожающих действий на самых ранних стадиях их возникновения. Например, для современного общества чрезвычайно важно обнаружение радиации и ядерных материалов, химических веществ, биологических субстанций, взрывчатых веществ, контрабанды и опасных субъектов. Из-за сложности окружающей обстановки, широкого разнообразия средств поражения, которыми могут располагать террористы, в настоящее время отсутствуют доступные методы и аппаратура, с помощью которых можно противостоять различным потенциально деструктивным факторам.
В частности, это относится к системам, описанным в патентах US 7012520 и 7046138, содержание которых включено в данную заявку в качестве ссылки.
Настоящее изобретение направлено на преодоление недостатков известных из предшествующего уровня техники систем обнаружения опасности и достижение описанных выше необходимых результатов.
Краткое описание сущности изобретения
Цель и преимущества изобретения будут описаны и станут ясны из нижеследующего описания и приведенных чертежей, а также будут следовать из возможного практического применения изобретения. Настоящее изобретение относится в общем к устройству обнаружения и мониторинга опасности с встроенной дисплейной системой. Оно представляет собой систему обеспечения общественной безопасности и оповещения о чрезвычайных ситуациях, созданную и усовершенствованную для решения проблем с материальными затратами, с которыми сталкиваются населенные пункты при попытке соблюдения норм безопасности за счет оповещения населения, путем снижения затрат на оплату соответствующей аппаратуры. Хотя система сконструирована для работы как отдельно стоящая, окончательной целью является превращение ее в часть глобальной системы, развернутой в населенных пунктах по всему миру.
В общем устройство обнаружения и мониторинга опасности по данному изобретению содержит дисплейный блок с просмотровым экраном (экраном для визуального контроля), таким как плоский жидкокристаллический экран, который предназначен для отображения важной информации для населения. Такая информация может относиться к присутствию любого вида оружия массового поражения и сопровождаться инструкциями, определяющими пути обеспечения безопасности.
Устройство содержит также один или более датчики обнаружения опасности или мониторинга окружающей среды, объединенные с дисплейным блоком. Имеются логические системы обработки информации, поступающей с датчиков, и использования этой информации для выработки соответствующих сообщений для населения. Другая логическая информация может служить для обеспечения работы датчиков с целью получения заданного конечного результата. Устройство также содержит блок связи, подключенный к сети, который передает информацию, относящуюся к обнаруженной опасности, и реагирует на команды (инструкции), поступающие с удаленного пункта и вызывающие отображение соответствующей информации. Одним из наиболее важных датчиков является система с высокоскоростной сканирующей камерой, работающей под управлением связанной с ней логической системы и способной наблюдать за поведением людей и затем регистрировать это поведение. Зарегистрированную информацию анализируют и затем передают для принятия в случае необходимости соответствующих мер. Камера может также наблюдать за потенциальными покупателями товаров и (или) за группами, к которым обратились через дисплейный блок, чтобы определить эффективность сделанного обращения.
Устройство соединено с Глобальным оперативным центром мониторинга и анализа для обеспечения непрерывной профессиональной обработки результатов мониторинга, технического обслуживания, технической помощи и гарантированного контроля качества. Глобальный оперативный центр мониторинга и анализа интегрирован в компьютерную сеть для мониторинга, регистрации, выдачи сигнала тревоги и автоматического принятия законных, оговоренных заранее электронных контрмер при обнаружении устройством опасности. Глобальный оперативный центр мониторинга и анализа с современной автоматизированной системой сертификации подтверждает правильное функционирование каждого из размещенных детекторов. Таким образом данное устройство соответствует различным предназначениям, среди которых: установление связи с населением для обеспечения общественной безопасности; предоставление официальным лицам возможности непосредственной связи с гражданами; выполнение функций средства управления при чрезвычайных ситуациях, например, системы управления движением, обеспечивающей в масштабе системы информирование о резервных путях перемещения для предотвращения заторов в движении, дорожных работах или авариях; и предоставление важного источника доходов, направляемых на финансирование развития средств общественной безопасности.
Средством связи с населением служит высокопрочный монитор с плоским смотровым жидкокристаллическим экраном. Устройства могут быть установлены и задействованы в любом муниципальном образовании на остановках общественного транспорта, в железнодорожных вагонах и автобусах; на автобусных остановках и укрытиях; в стратегически важных зданиях и в местах проведения массовых мероприятий. Устройство можно закрепить на каком-нибудь неподвижном сооружении (например, на инженерном оборудовании улиц, таком как укрытия автобусных остановок) или установить как автономный информационный центр.
Предпочтительно устройство может быть введено в перечень транспортных услуг для расширения возможности управления чрезвычайными ситуациями и обслуживания потребностей населения, предоставляя ему важную информацию как о чрезвычайных ситуациях, так и о движении транспорта и последних новостях и тем самым экономя в регулярных поездках как время, так и деньги.
Должно быть понятно, что как предыдущее общее описание, так и следующее далее детальное описание являются примерами выполнения изобретения и предназначены только для разъяснения, а не для ограничения объема изобретения. Другие особенности и цели настоящего изобретения станут более понятны из последующего описания предпочтительного варианта выполнения и приложенной формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид в перспективе устройства, выполненного как автономный информационный центр в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 - вид в перспективе разобранного автономного информационного центра с фиг.1; и
на фиг.3 - схематически вид спереди, отражающий расположение составных частей в автономном информационном центре с фиг.1.
Должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничено представленным предпочтительным вариантом выполнения.
Подробное описание предпочтительного варианта выполнения изобретения
Из общего рассмотрения фигур 1, 2 и 3 и настоящего описания станет понятным, что устройство по настоящему изобретению в общем может иметь множество конфигураций.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения, представленным на фигурах 1 и 2, устройство 10 обнаружения и мониторинга опасности снабжено панелью 11 передней дверцы, панелью 12 задней дверцы и двумя боковыми защитными панелями 13, противоположными друг другу и прилегающими к указанным дверцам, так что образуют в основном прямоугольный кожух 15. Кожух 15 также содержит верхний закрывающий элемент 14 и нижний закрывающий элемент 16, которые вместе с панелью 11 передней дверцы, панелью 12 задней дверцы и защитными боковыми панелями 13 образуют внутреннюю камеру, в которой располагаются рабочие субузлы устройства 10. Понятно, что кожух 15 имеет конструкцию, надежно противостоящую повреждению и влиянию погодных условий. В предпочтительном варианте устройство 10 выполнено только из устойчивых к погодному воздействию материалов с покрытиями, герметичных, водостойких, защищенных от влажности и конденсата, а также стойких к воздействию солнечного/ультрафиолетового излучения. Например, устройство 10, созданное с использованием высокотехнологичных материалов и (или) методов, может состоять из листов и стоек, выполненных из стали/нержавеющей стали или композитных материалов. Использование этих высокотехнологичных материалов предотвратит воздействие потенциально опасных вибраций, создаваемых окружающей устройство средой. Использованные материалы также могут служить защитой от электромагнитного воздействия и влияния радиочастотных помех.
Обращаясь к фиг.1, можно видеть, что дисплейный блок 20 содержит плоский просмотровый экран 21, громкоговорящую систему 26 и имеет защитную оболочку 15 регулируемого микроклимата. В предпочтительном варианте выполнения изобретения дисплейный блок 20 прикреплен к верхней части каждой из боковых панелей 13 с экраном 21, обращенным наружу и доступным для публичного обозрения. На экране 21 дисплейного блока 20 отображается представляющая интерес информация, относящаяся к безопасности населения и оповещению о чрезвычайных ситуациях. Можно также через заданные промежутки времени выводить на дисплей определенные объявления. Экран 21 представляет собой жидкокристаллическую или плазменную панель, работающую в режиме поглощения или пропускания и выполненную с использованием технологии усиления яркости. Громкоговорящая система 26 обеспечивает звуковое сопровождение видеоизображений, показанных на дисплейном блоке 20. Понятно, что изобретение может охватывать многочисленные варианты крепления и конфигурации устройства. Понятно также, что в настоящем изобретении может быть использовано любое количество дисплейных блоков 20 и громкоговорящих систем 26, имеющих различные габариты.
С верхним закрывающим элементом 14 с помощью цилиндрической стойки 23 датчиков связана группа 22 камер. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения группа 22 камер включает высокоскоростные сканирующие камеры и закреплена по окружности стойки 23 датчиков с возможностью получения круговой картины, панорамирования, наклона и увеличения изображения. Работой группы 22 камер управляет связанная с ней логическая система, а также имеется программное обеспечение, с помощью которого осуществляется фейс-контроль и опознавание по поведенческим признакам с целью наблюдения и оценки внешних признаков и поведения отдельных субъектов, находящихся в зоне обзора. Программное обеспечение фейс-контроля и опознавания по поведенческим признакам использует указанную логическую систему и группу 22 камер для анализа в реальном времени окружающей обстановки и выявления потенциально опасного или подозрительного поведения человека, возникновения инцидентов или наличия подозрительных объектов. Наблюдаемая ситуация может быть затем зарегистрирована и передана для принятия в случае необходимости соответствующих действий. Группу 22 камер можно использовать для наблюдения за потенциальными покупателями товаров и (или) за группами, к которым обратились через дисплейный бок 20, чтобы определить эффективность сделанного обращения (рекламы).
Как показано на фиг.3, громкоговорящая система 27 широкого радиооповещения дает возможность передачи сообщений о возникновении чрезвычайных ситуаций и передачи информации, представляющей интерес для населения.
В устройство 10 могут также входить размещенные отдельно или объединенные с ним блоки, дающие возможность передачи сообщений по сотовой связи, спутниковой связи, по цифровому радио (от пункта к пункту или многопунктовому), по беспроводной связи. Эти блоки служат для улучшения связи с определенными или удаленными пунктами и предназначены для услуг частным лицам или предприятиям общественного пользования на основе заключенных контактов или оплаты по факту использования. Эти блоки могут быть также размещены на территориях, подвергшихся разрушению или опустошению в результате природных или техногенных катастроф.
Устройство 10 включает также антенную систему 26, содержащую любую комбинацию следующих составляющих: антенна сотовой связи, спутниковой связи, цифрового радио (от пункта к пункту или многопунктового) беспроводной связи с WiFi сетью, приспособленные для связи устройства методом, соответствующим конкретным требованиям к оборудованию.
Как показано на фиг.2, внутренняя камера, в которой располагаются рабочие субузлы устройства 10, формируется четырьмя конструктивными несущими элементами 25. В рабочие субузлы входят датчики обнаружения опасности или мониторинга окружающей обстановки, объединенные с дисплейным блоком 20, логические системы обработки информации с датчиков и другие механические компоненты, необходимые для функционирования системы. Логические системы используют обработанную информацию с датчиков для выработки соответствующих сообщений, предназначенных для отображения для населения на дисплейном блоке 20. Внутренняя камера предпочтительно разделена горизонтальными полками на расположенные друг под другом терминальные устройства 30, такие как показанные на фиг.3. Во внутренней камере находятся различные субузлы, такие как: детектор ядерных материалов, детектор радиации, компьютеризированная система обнаружения следовых элементов, детектор огнестрельного оружия, камера наблюдения, программное обеспечение опознавания по поведенческим признакам, программное обеспечение перехвата переговоров, блок связи, динамики громкоговорящей связи с населением, батареи, блоки кондиционирования воздуха и подогрева, компьютеры системы радиооповещения о чрезвычайных ситуациях, компьютеры обработки массивов информации, система газового детектирования, предназначенная для идентификации определенных газов (токсичных или опасных) и маршрутизаторы. Понятно, что в данном изобретении могут быть использованы различные датчики и субузлы.
Каждый рабочий субузел может быть помещен в отдельное терминальное устройство 30. На фиг.3 схематически отображен порядок, в котором рабочие субузлы могут быть расположены во внутренней камере. Понятно, что, если в конкретном устройстве не использованы все рабочие субузлы, представленные на фиг.3, может быть использовано несколько терминальных устройств 30, чтобы объединить различные компоненты или рабочие субузлы. Некоторые терминальные устройства 30 могут также при использовании оставаться частично незаполненными. На фиг.3 отображен маршрутизатор 35. Маршрутизатор 35 используется как устройство компьютерной сети, предназначенное для передачи выбранных данных по компьютерной сети, выполненной в соответствии с изобретением, к заданному адресату с использованием волоконной оптики, аппаратных средств, коаксиального кабеля или беспроводной линии. Рядом с маршрутизатором 35 показаны компьютеры 36 радиооповещения о чрезвычайных ситуациях/рекламных объявлений (РО), работающие по отдельным дистанционно передаваемым инструкциям. Наряду с компьютерами 36 радиооповещения и рекламных объявлений показаны локальные компьютеры 37 обработки массивов информации, программируемые на работу с логическими системами по алгоритмам, необходимым для взаимодействия с субузлами. Понятно, что в изобретении может быть использовано любое количество компьютеров 37.
На фиг.3 показан также блок 38 связи. Этот компонент используют для связи по сети первоочередных респондентов (пожарные службы, полиция, служба оповещения и т.д.), передавая их радиосообщения друг другу и направляя их радиосообщения в центр управления. В центре управления должны затем связать радиосети и управлять радиообменом по необходимости.
Наряду с устройством связи 38 показана также компьютеризированная система 39 обнаружения следовых элементов (ОСЭ), подробно описанная ниже. Этот датчик способен отбирать воздух из окружающего пространства и определять по нему присутствие взрывчатых веществ, опасных химических веществ, контрабанды или других опасностей. Кроме того имеется система 40 обнаружения ядерных материалов, описанная ниже, которая обнаруживает присутствие вредоносного нейтронного излучения, характерного для большей части ядерного оружия. На фиг.3 к системе 40 обнаружения ядерных материалов примыкает система 41 обнаружения радиации, также более полно описанная ниже. Система 41 обнаружения радиации определяет присутствие в окружающем пространстве излучения с использованием в качестве детектора кристалла йодистого натрия, активированного таллием. Наконец, на виде спереди показан блок 42 кондиционирования воздуха/подогрева, регулирующий температуру во всей системе.
Ниже более детально описаны следующие датчики: система 41 обнаружения радиации, система 40 обнаружения ядерных материалов и компьютеризированная система 39 обнаружения следовых элементов.
Система обнаружения радиации
Как правило, в системе 41 обнаружения радиации используют в качестве детектора кристалл йодистого натрия, активированного таллием (NaI(Th)). Используют этот кристалл благодаря его высокой чувствительности и лучшему энергетическому разрешению по сравнению с другими сцинтилляционными кристаллами. После попадания излучения на детектор 41 радиации в кристалле возникает возбуждение, вызывающее образование световых вспышек яркостью, пропорциональной энергии поглощенного излучения. Световая вспышка из кристалла попадает на фотоумножитель, связанный с кристаллом. На выходе фотоумножителя образуются импульсы напряжения, пропорциональные энергии первичного излучения. Импульс напряжения регистрируют и оцифровывают.
Эту оцифрованную информацию затем отправляют в память детектора 41 радиации для хранения. После оцифровки и запоминания тысяч импульсов от гамма-излучения становится наблюдаемым спектр излучения. Этот спектр имеет пики, соответствующие определенным изотопам, испустившим данное излучение. По местоположению этих пиков изотопы, дающие это излучение, можно идентифицировать и разнести по различным скрытым источникам излучения.
Детали процесса регистрации описаны ниже. Первый этап процесса регистрации заключается в накоплении спектра, содержащего как можно больше актов регистрации скрытого излучения (сигнала) и как можно меньше фонового излучения. Для достижения этого момент начала накопления спектра должен лежать как можно ближе к моменту появления скрытого излучения, и накопление спектра должно прекращаться сразу же по исчезновении скрытого излучения. Тогда не только достигнет максимума отношение сигнала к шуму в спектре, но и оптимизируются статистические характеристики регистрации. Для достижения этого в памяти детектирующей системы 41 сохраняют скользящее среднее значение в небольшом интервале спектра. Это дает не только преимущества, обеспечиваемые применением метода скользящего среднего по сравнению с неопределенностью времени возникновения скрытого излучения, но также дает быстрый сигнал тревоги при появлении мощного источника излучения, как в случае использования метода последовательного определения отношения вероятностей. Анализ отдельных значений скользящего среднего выявляет также начальное время появления скрытого излучения.
Порог обнаружения устанавливают путем вычисления уровня, который статистически достаточно значим, чтобы избежать ложных сигналов тревоги из-за статистических флуктуаций фонового излучения. Значение порога обычно устанавливают на уровне семи стандартных отклонений над уровнем фона. Такой пороговый уровень обеспечивает возникновение ложного сигнала тревоги из-за статистических флуктуаций менее одного раза в год. Более высокий порог может быть установлен, если требуется более низкая частота ложных срабатываний. Порог определяют в единицах стандартного отклонения; однако фактически порог связан со статистической достоверностью распределения Гаусса в зависимости от числа стандартных отклонений. Так как число зарегистрированных импульсов излучения подчиняется распределению Пуассона, а не Гаусса, то, если использовать порог, основанный на чистом стандартном отклонении, вероятность ложных тревог будет зависеть от скорости счета фонового излучения. Для предотвращения неожиданно высокой частоты возникновения ложных тревог используют действительное значение статистической достоверности, определяемое по распределению Пуассона.
В системе 41 обнаружения радиации используют самый усовершенствованный алгоритм для ускорения процесса дискриминации и увеличения скорости обнаружения представляющих большую опасность изотопов.
При обнаружении радиации в локальный компьютер 37 пересылается сообщение, и он производит мониторинг всех локальных детекторов. Сообщение содержит информацию об интенсивности излучения и энергетическом диапазоне, в котором лежит статистически наиболее значимая радиация. Часто наибольший вклад излучения поступает от фотопиков, соответствующих наименьшей энергии в спектре излучения изотопа. Это может быть применено для выработки быстрого предупреждения о наличии высокоопасных изотопов, которые предпочтительно могут быть использованы в грязной бомбе. Локальный компьютер 37 может также воспринимать спектр с детектора для дальнейшего анализа.
Если источник радиации покидает зону действия детектора 41 излучения, то детектор автоматически определяет время, когда излучение исчезло, и сохраняет спектр в интервале от момента возникновения излучения до момента его исчезновения. Этот спектр затем сохраняется в детекторе 41 в энергонезависимой памяти и может быть проанализирован локальным компьютером.
В добавление к обработке спектра сигнала тревоги детектор 41 также периодически собирает данные фонового спектра и проводит автокалибровку с использованием встроенного образцового источника известной активности. Фоновый спектр используется для подсчета пороговых значений сигналов тревоги и может быть вычтен локальным компьютером 37 для уточнения анализа спектра сигнала тревоги. Фоновый спектр регистрируется непрерывно и одновременно со слежением детектором 41 за источниками радиационной опасности. По окончании периода набора фонового спектра детектор 41 проверяет свое состояние путем измерения внутренних потенциалов и выполнения энергетической калибровки. Если спектр локальным компьютером 37 накоплен, он пересылается в Глобальный оперативный центр мониторинга и анализа. Этот центр осуществляет круглосуточную поддержку пользователей радиационных детекторов 41 в течение семи дней в неделю. В Центре имеется специалист-ученый, способный проанализировать спектр и выдать при необходимости соответствующее сообщение в случае возникновения опасной ситуации. В центре может быть также проведен мониторинг поступающих данных и поиск нарушений в работе, которые сам детектор не смог обнаружить. На основе показаний детектора Центр может также отправить уведомление о том, что настало время проведения планово-предупредительного ремонта.
Система обнаружения ядерных материалов
Специальный ядерный материал - это материал, используемый в ядерном оружии, такой как обогащенный уран и плутоний оружейного качества. При использовании только системы регистрации гамма-излучения могут возникнуть трудности в определении различий между некоторыми видами радиоактивных материалов и возможным ядерным оружием. Все специальные ядерные материалы обладают тем общим свойством, что они излучают нейтроны. Система 40 обнаружения ядерных материалов позволяет подтверждать возможное присутствие специальных ядерных материалов. Этот датчик может также обнаруживать хорошо защищенные ядерные материалы. Нейтроны поглощаются даже слабее, чем гамма-излучение.
6
6
6
6
6
Некоторые виды нейтронных детекторов дают ошибочную индикацию присутствия нейтронов при одновременном воздействии на них пучка гамма-излучения. Основным свойством нейтронного детектора 40 является его нечувствительность к гамма-излучению. Примером такого типа детектора является литиевое стекло, обогащенное изотопом Li. Детектор 40 ядерных материалов специально делают на основе литиевого стекла, обогащенного изотопом Li, чтобы обойти эту проблему. Первая часть этого детектора представляет собой пластиковое покрытие детектирующей камеры. Пластик используют для замедления нейтронов с целью их лучшего взаимодействия с Li. Затем нейтроны проходят через металлическую стенку камеры. Эта металлическая стенка служит для защиты от альфа- и бета-излучения, которое может присутствовать в фоновом излучении, и составляет часть электрической схемы ионизационного детектора. При попадании нейтронов в камеру некоторые из них взаимодействуют с Li, находящимся на стенках камеры. При взаимодействии нейтронов с Li образуется альфа-излучение. Альфа-излучение взаимодействует с газом, вызывая в нем возникновение большого числа актов ионизации. Величину ионизационного заряда регистрируют для определения того, вызван ли он нейтронами. Гамма-излучение также производит ионизацию в газе, но, так как гамма-излучение взаимодействует с ним слабо, оно вызывает лишь слабую ионизацию и проходит через камеру почти без потери своей энергии. Разница в степени ионизации позволяет системе 40 обнаружения ядерных материалов различать нейтроны и гамма-излучение.
Компьютеризированная система обнаружения следовых элементов
Одним из рабочих субузлов является датчик обнаружения и идентификации следовых химических элементов, позволяющий эффективно выделять и определять химические элементы в потоке пробы газа. В частности, эта компьютеризированная система 39 обнаружения следовых элементов может отбирать воздух из окружающей среды с целью определения присутствия оружия массового поражения, взрывчатых веществ, огнестрельного оружия, контрабанды или людей. В компьютеризированной системе 39 обнаружения следовых элементов используют масс-спектрометрический анализ, технологию ионизации и соответствующие компьютеры.

Первой задачей компьютеризированной системы 39 определения следовых элементов является отбор пробы воздуха из окружающей среды. В предпочтительном варианте выполнения изобретения система обнаружения автоматически отбирает пробы воздуха через заданные промежутки времени. Систему обнаружения предпочтительно выполняют из политетрафторэтилена и тефлона марки Teflon, так как применение этих материалов не создает проблем с химической совместимостью при отборе пробы. Система должна быть снабжена циклоническим фильтром с пылесборником для удаления из пробы воздуха крупных частиц и пыли. Мембранный фильтр из Teflon может быть также использован для удаления частиц даже субмикронного размера.

Второй задачей компьютеризированной системы 39 обнаружения следовых элементов является концентрация химических веществ интереса из отобранной пробы воздуха. Химическое вещество интереса можно определить как любое химическое вещество, не являющееся обычно основной составляющей воздуха, такой как азот, кислород, вода, двуокись углерода и аргон. Для концентрации химических веществ интереса проба воздуха может быть пропущена через химически абсорбирующий полимер, такой как Tenax.

Третья задача компьютеризированной системы 39 обнаружения следовых элементов заключается в разделении химических веществ интереса таким образом, чтобы система идентификации распознавала единовременно только одно вещество. Разделению способствует нагревание Tenax для высвобождения химических веществ, абсорбированных в нем, и последующее направление химических веществ в колонку газового хроматографа. Циклическое нагревание Tenax приводит к импульсному выделению химических веществ, которые поступают в газовый хроматограф в определенные моменты времени. При прохождении химических веществ через газовый хроматограф более легкие вещества улетучиваются быстрее, чем более тяжелые. Эта разница в скорости прохождения приводит к разделению химических веществ. К концу колонки газового хроматографа отдельные химические вещества интереса поступят в разные моменты времени.
-27
Четвертой задачей компьютеризированной системы 39 обнаружения следовых элементов является идентификация отдельных химических веществ, разделенных в газовом хроматографе. Понятно, что для идентификации широкого спектра химических веществ выгодно использовать метод масс-спектроскопии. В метод масс-спектроскопии входят две основных составляющих: ионизация пробы и измерение отношения массы к заряду для ионов, образованных в процессе ионизации. Для облегчения идентификации используют базы данных, содержащие более 100,000 масс-спектров электронной ионизации. Для некоторых масс-спектров после сопоставления с базой данных все же получается некоторый перечень из нескольких возможных химических соединений, которые могли бы дать наблюдаемый масс-спектр. В этом случае действительное химическое вещество может быть определено путем использования метода спектроскопии высокого разрешения, называемого уточнением ионного состава. В этом методе молекулярный вес измеряют не только с точностью до единиц дальтон, но до уровня микродальтон (1 дальтон = 1,66·10 кг).
Рядом с компьютерами 37 обработки массивов информации показана система 43 газового детектирования. В нее входят специализированные газовые датчики с преобразователем, вакуумным насосом и системой труб для забора воздуха. Вакуумный насос прогоняет отфильтрованный воздух через газовые датчики. Если датчик обнаруживает опасный газ, он посылает сигнал на преобразователь для подтверждения и определения концентрации газа. Газовый детектор (датчик и преобразователь) настроены на определенный газ и могут быть скомбинированы таким образом, чтобы обнаруживать широкий диапазон опасных газов.
Должно быть понятно, что по всему устройству размещены несколько датчиков температуры, контроля доступа и вибрации. Эти датчики следят за общим состоянием систем. По меньшей мере один из датчиков температуры расположен так, чтобы отслеживать температуру внутри камеры. По меньшей мере один из датчиков контроля доступа расположен так, чтобы отслеживать несанкционированное проникновение внутрь камеры. Наконец, по меньшей мере один датчик вибрации служит для контроля опасного уровня вибрации.
В устройство встроен источник 44 бесперебойного питания для подачи энергии ко всем компонентам в случае сбоя или отключения питания. Для обеспечения резервным питанием компонентов устройства могут быть использованы перезаряжаемые батареи. В систему может быть включен преобразователь, обеспечивающий работу источника бесперебойного питания в случае несоответствия подаваемого на него напряжения. Наконец, в устройство может быть включен переключатель постоянного напряжения батарей на напряжение питания переменного тока.
Должно быть понятно что выше описан просто предпочтительный вариант выполнения изобретения. Однако для специалистов в данной области техники очевидны многочисленные модификации и изменения предпочтительного варианта, подпадающие под идею и рамки изобретения. Поэтому изобретение не должно ограничиваться описанным вариантом выполнения. Для установления полного объема изобретения необходимо обратиться к нижеследующей формуле изобретения.