УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОПАСНЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к средствам контроля атмосферы и предназначено для мониторинга окружающей среды, в частности для непрерывного контроля уровня газовых примесей в атмосфере городов и промышленных центров, в том числе на промплощадках предприятий и транспортных магистралях.
Известно устройство для дистанционного мониторинга (патент РФ №2235985 «Устройство для дистанционного мониторинга окружающей среды» МПК G 01 N 1/22 от 10.09.2004).
Устройство содержит пробоотборные устройства, связанные с газоотборным трактом, газоанализирующее устройство и канал управления пробоотборными устройствами. Устройство снабжено каналом накопления анализируемой пробы. Газоанализирующее устройство подсоединено своим выходом к одному концу газоотборного тракта, выполненного в виде магистрали. Устройство позволяет получить оперативную информацию о состоянии контролируемой среды и имеет широкие функциональные возможности.
Недостатки известного устройства заключаются в большом количестве электропневмоклапанов, за счет чего увеличивается сорбция на газовых магистралях, что проводит к потерям анализируемых проб и осуществление процесса десорбции в сорбционной трубке напрямую существенно «размывает» аналитический сигнал во времени, что также уменьшает чувствительность газоанализатора.
Для устранения данных недостатков и улучшения технических характеристик устройства и повышения достоверности информации о состоянии контролируемой среды предложено «Устройство для мониторинга окружающей среды» (патент РФ на полезную модель №52482, МПК G 01 N 1/22, 2006). Данное устройство содержит газоотборный тракт, газоанализатор, побудитель расхода воздуха, систему управления и сорбционную камеру с блоком нагрева. При этом в схему устройства введен генератор нулевого газа, вход которого соединен с системой управления, а выход - с сорбционными патронами сорбционного блока, которые через электропневмоклапан соединены как с побудителем расхода воздуха, выполненным в виде аспиратора, так и с введенными фокусирующими патронами сорбционного блока, установленными последовательно с сорбционными патронами и подсоединенными к газоанализатору, а вход устройства через электропневмоклапан с поворотным тройником соединен как с сорбционными патронами, так и с газоанализатором, при этом сорбционные и фокусирующие патроны снабжены нагревательными элементами.
В случае, если концентрация анализируемых соединений выше порога обнаружения газоанализатора, то получаем сигнал обратной связи, который обрабатывается с помощью дешифратора. В этом случае программатор выдает команду на изменение направления воздушного потока на сорбционные модули, состоящие из сорбционных патронов, снаряженных сорбентом и нагревательных элементов. При этом анализируемый воздух продолжает прокачиваться через аспиратор. Селективность определения различных классов органических соединений достигается применением сорбционного материала, имеющего наибольшее средство к поглощению органическим соединением.
Однако недостатком устройств для дистанционного контроля концентраций опасных газов данного типа является наличие аспиратора, необходимого для прокачивания воздуха через сорбционные патроны, что исключает возможность непрерывного контроля загрязнения окружающей среды.
Наиболее близким по технической сущности является «Устройство для дистанционного мониторинга окружающей среды» (патент РФ №2235985, 2004, МПК G 01 N 7/12). В нем вопросы непрерывного контроля и селективности решаются за счет использования химических датчиков, чувствительным к ОВ. Это достигается использованием в устройстве систему датчиков концентраций опасных газов, усилительно-преобразующее и запоминающее устройства, информационное табло, устройство сигнализации, таймер, систему управления и ЭВМ.
Примененение полупроводниковые детекторы газов, измеряющих в широком диапазоне концентрации, позволяет использовать устройство не только в качестве устройства пороговой сигнализации, но и получать в любой момент времени значения измеренных параметров на информационном табло или пересылать измерительную информацию в персональный компьютер. Применение микроЭВМ позволяет производить обработку измерительной информации, переходить в режим постоянных измерений и выводить информацию в аналоговый коммутатор, производить фиксацию результатов измерений в запоминающем устройстве по заданным в микроЭВМ программам, а также в случае аварийной ситуации.
Применение запоминающего устройства и часов реального времени позволяют протоколировать через заданные промежутки времени значения измеренных параметров, что позволяет производить детальный анализ причин аварии. Применение полупроводниковых газовых сенсоров позволяет производить измерения в широком диапазоне температур и влажности окружающей среды с одинаковой погрешностью, что не требует температурной компенсации блока физических датчиков и усилителей. Возможность измерения параметров концентрации метана и кислорода позволяет анализировать соотношение их
концентраций и предупреждать об образовании взрывоопасных метана и кислорода.
Устройство содержит блок тревожной сигнализации, после срабатывания которой устройство производит постоянный контроль всех контролируемых параметров.
Недостатком данного устройства является его ограниченное применение, связанное с измерением только соотношения концентраций и только определенных газов, нет привязки места измерения к местности (координаты точки измерения, высота и др.), что исключает возможность его дистанционного использования, не измеряются метеорологические данные в момент измерения концентрации, что влияет на качество измерения, нет сравнения с предельно допустимыми концентрациями измеряемых газов, что несколько снижает прикладную ценность устройства.
Задачей полезной модели является улучшение технических характеристик устройства и повышение достоверности информации о состоянии контролируемой среды.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в расширении диапазона измеряемых газов, а также привязки момента измерения концентраций опасных газов по координатам местности и по метеоусловиям, что позволяет делать измерения дистанционно.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для контроля концентраций опасных газов содержит систему датчиков концентраций опасных газов, усилительно-преобразующее и запоминающее устройства, информационное табло, устройство сигнализации, таймер, систему управления и ЭВМ. При этом в систему датчиков концентраций опасных газов дополнительно включены метеодатчики, соединенные с ЭВМ через усилительно-преобразующее устройство, а также введены датчики координатометрирования, соединенные непосредственно с ЭВМ, а в состав ЭВМ введено сравнивающее устройство, соединенное с блоком значений предельно допустимых концентраций опасных газов и через усилительно-преобразующее устройство с системой датчиков концентраций опасных газов.
Сущность полезной модели поясняется блок-схемой,
где: 1 - датчики измерения концентраций измеряемых газов;
2 - метеодатчики;
3 - усилительно-преобразующее устройство;
4 - датчики определения координат;
5 - ЭВМ;
6 - сравнивающее устройство;
7 - блок предельно допустимых концентраций;
8 - запоминающее устройство;
9 - информационное табло для отображения текущей информации;
10 - устройство тревожной сигнализации;
11 - интерфейсное устройство с персональным компьютером;
12 - система управления;
13 - таймер часы реального времени.
Устройство работает следующим образом.
После подачи команды на измерение, сигналы с датчиков измерения концентраций измеряемых газов 1 и с метеодатчиков 2 через усилительно-преобразующее устройство 3, а также с датчиков определения координат 4 поступают на ЭВМ 5. На сравнивающее устройство 6 одновременно поступают сигналы как от измеряемых датчиков, так и от блока предельно допустимых концентраций 7.
Далее происходит сравнение этих значений в ЭВМ. При включенном режиме протоколирования через определенные отрезки времени записываются в запоминающем устройстве 8. Полученные данные высвечиваются на информационном табло для отображения текущей информации 9. В случае, если произойдет превышение измеренного значения концентрации выше предельно допустимых концентраций, то ЭВМ включает тревожную сигнализацию и переходит в режим протоколирования и прямой передачи информации в персональный компьютер 11. Запрос протокола измерений возможен из персонального компьютера в любой момент времени.
Устройство может работать в следующих режимах:
1. Дежурный, в котором происходит непрерывное измерение величин концентраций контролируемых опасных газов и сравнение их с предельно допустимыми значениями, а также одновременное измерение метеоданных и координат места измерения.
2. Режим протоколирования. Через заданные промежутки времени производится запись в память устройства измеренного значения величин контролируемых параметров.
3. Режим считывания информации. Информация передается из блока запоминающего устройства на интерфейс компьютера.
4. Аварийный режим. В аварийном режиме при превышении предельно допустимых значений концентраций срабатывает тревожная сигнализация и устройство переходит в режим постоянной передачи измеренных значений концентраций контролируемых параметров.
5. Режим прямой передачи результатов измерений (терминальный режим).
Для данного устройства характерно расширение возможностей по составу измеряемых газов, возможность дистанционного его использования, т.к. оно одновременно измеряет метеорологические данные, что влияет на качество измерения.