Патрульный природоохранный катер для экологического контроля водной среды и обнаружения источников загрязнения

Патрульный природоохранный катер для экологического контроля водной среды и обнаружения источников загрязнения
Полезная модель относится к специализированным судам, предназначенным для экологического контроля водной среды путем непрерывного измерения физических, химических параметров и радиоактивного загрязнения водной среды, а также оперативного определения состава и количественного содержания загрязняющих веществ в воде, донном грунте и атмосферном воздухе в речных, озерных и морских акваториях.
Известна система контроля качества воды 1, которая содержит измерительное оборудование, установленное в море на глубине 1 и 5 м и с помощью датчиков измеряющее температуру, электропроводимость и содержание растворенного в воде кислорода. Данные измерений транслируются на береговой пост для последующей обработки.
Недостатком системы является локальный характер измерений, не позволяющий контролировать общирные водные пространства естественных водоемов, и ограниченный диапазон контролируемых параметров водной среды.
Известно также использование подвижных носителей (судов) для определения загрязнения водной среды. Так, оборудование, установленное на борту ледокола SHIRASE 2, содержит погружаемую на глубину до 8 м аппаратуру, насос для отбора проб воды, датчики измерения температуры, солености, количества растворенных в воде органических веществ, содержания в ней хлорофилла, биогенов, а также количественноМПКВ63В 35/00
го содержания взвешенных частиц размером 0,5-5 мм. Обработка показаний датчиков осуществляется электронно-вычислительной системой (ЦВС).
Недостатком известного аналога являются ограниченные возможности определения загрязнения водной среды ввиду отсутствия средств контроля поверхности воды на наличие нефтяных пятен и средств контроля глубинных слоев воды и придонного пространства, что не обеспечивает полноты и достоверности контроля экологического состояния акватории.
В значительной степени недостатки, присущие указанным аналогам, устранены в судне для экологического контроля водной среды 3, принятом в качестве прототипа предлагаемой полезной модели. Судно-катамаран оборудовано буксируемой линией с установленными на ее углубителе блоком датчиков гидрохимикофизических параметров и устройством водозабора, подводным осмотровым аппаратом, оснащенном телекамерой для передачи телевизионного изображения на борт судна, устройством водозабора из придонного слоя, пробоотборниками грунта, устройством ультразвукового зондирования толщи воды, дистанционным обнаружителем нефтепродуктов, устройством контроля параметров приповерхностного слоя воды с размещенными па погружаемом блоке датчиками и головкой водозабора. Шланги забортных устройств водозабора подключены к трубопроводам гидромагистрали с непрерывным протоком воды, из которой производится отбор и подача проб к аппаратуре гидрохимического анализа, реализующей экспрессные методы контроля в проточно-инжекционном варианте исполнения. Показания измерительных датчиков после предварительной отработки сопоставляются с результатами измерений аппаратуры гидрохимического анализа и других подсистем комплекса в центральной вычислительной системе.
Комплекс технических средств, установленных на судне, обеснечивает полноту и достоверность контроля в широком диапазоне параметров загрязнения и позволяет произвести комплексное обследование обширной территории водного пространства.
Недостатком прототипа являются большие временные затраты на обследование акватории, нерациональное использование в поисковом режиме всей аппаратуры комплекса, а также ограниченные возможности ЦВС, которая не обеспечивает обработку
информации от всех подсистем комплекса и не обеспечивает формирования архива с привязкой результатов измерений к координатам местоположения судна. Кроме этого, устройство прототип не содержит оборудования для отбора и анализа сточных вод.
Задачей полезной модели является обеспечение полноты и достоверности контроля загрязнения водной среды, обеспечение возможности классификации подвижного носителя экологического загрязнения и определения направления его движения при сокращении трудоемкости и времени обследования акватории, а также расширение функциональных возможностей катера путем введения средств пробоотбора и анализа сточных вод.
Для решения поставленной задачи на патрульном природоохранном катере для экологического контроля водной среды и обнаружения источников загрязнения , оснащенном подводным осмотровым аппаратом, устройством ультразвукового зондирования, устройством дистанционного лоцирования водной поверхности, оптическая головка которого установлена на выносной консоли в носовой оконечности одной из лодок катамарана, устройством придонного водозабора, пробоотборниками грунта, а также устройством контроля параметров приповерхностного слоя воды, погружаемый блок которого оснащен преобразователем гидрохимических и гидрофизических параметров воды, который посредством кабеля связи соединен с первым входом центральной вычислительной системы, и головкой водозабора, которая посредством шланга и магистрального трубопровода приповерхностных вод связана с входом устройства гидрохимического анализа, выход которого подключен ко второму входу центральной вычислительной системы, дополнительно установлены шлюпка с комплектом аппаратуры для работы на мелководье, устройство пробоотбора сточных вод, и устройство контроля радиационной обстановки, включающее преобразователь радиоактивности воды, установленный на погружаемом блоке устройства контроля параметров приповерхностного слоя воды, снабженного преобразователями усредненных и пульсационных значений удельной электрической проводимости воды, и преобразователь радиоактивности воздуха, подключенный к третьему входу центральной вычислительной системы, к четвертому входу которой подключен приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, к пятому входу устройство дистанционного лоцирования водной поверхности, а к шестому - пульт управления подводным осмотровым аппаратом, устройство гидрохимического анализа содержит три многоканальных проточных анализатора, входы которых через соответствующие входные распределители гидравлических потоков соединены соответственно с магистральным трубопроводом приповерхностных вод, магистральным трубопроводом глубинных вод, вход которого соединен с забортным шлангом устройства придонного водозабора, и устройством пробоотбора сточных вод, гидравлические выходы многоканальных проточных анализаторов через коллекторы-отстойники и кран-переключатель соединены со сливным трубопроводом и емкостью для сбора отработанных растворов, каждый многоканальный проточный анализатор содержит блок контроллера, который посредством интерфейсной магистрали соединен со вторым входом центральной вычислительной системы, а сигнальные входы контроллера подключены к выходам детекторов соответствующих каналов многоканального проточного анализатора, при этом подъемно-опускное устройство погружаемого блока устройства контроля параметров приповерхностного слоя воды расположено в носовой оконечности второй лодки катамарана, погружаемый блок установлен на кронщтейне, соединенном посредством осевого крепления с одиночным концом У-образной рамы, расходящиеся концы которой закреплены на горизонтальном валу, который кинематически связан с электромеханическим приводом, а на короткой перекладине У-образной рамы укреплен трос натяжного устройства, а цифровая вычислительная система выполнена с возможностью определения линии движения подвижного источника экологического загрязнения по положению прямой линии между двумя точками контролируемой акватории с максимальной интенсивностью пульсаций удельной электрической проводимости воды, определенными с помощью спутниковой навигационной системы при движении в различных направлениях патрульного природоохранного катера для экологического контроля водной среды и обнаружения источников загрязнения, при одновременном превыщении усредненным значением удельной электрической проводимости воды фонового усредненного значения удельной электрической проводимости воды и установленных, например, предельно
iW5ll|9)3 - 4 -
допустимых, среднефоновых значений концентрации, по меньшей мере, одного из контролирумых загрязняющих веществ но результатам гидрохимического анализа.
При этом устройство пробоотбора сточных вод выполнено в виде батометра и/или в виде проточной магистрали, содержащей забортный шланг с головкой водозабора, оснащенной сетчатым фильтром грубой очистки, и магистральный трубопровод сточных вод, выход которого подключен к соответствующему распределителю гидравлических потоков устройства гидрохимического анализа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - патрульный природоохранный катер для экологического контроля водной среды и обнаружения источников загрязнения,
фиг. 2 - электрогидравлическая схема оборудования катера,
фиг. 3 - подъемно-опускное устройство погружаемого блока устройства контроля параметров приповерхностного слоя воды.
Согласно фиг. 1, 2 патрульный природоохранный катер для экологического контроля водной среды и обнаружения источников загрязнения выполнен в виде двухлодочного катамарана, на котором размещено следующее оборудование:
1- устройство контроля параметров приповерхностного слоя воды, установленное в носовой оконечности правой лодки катамарана;
2- устройство придонного водозабора;
3- устройство пробоотбора сточных вод;
4- устройство гидрохимического анализа (ГХА), установленное в помещении гидрохимической лаборатории;
5- центральная вычислительная система (ЦВС);
устройство контроля радиационной обстановки, включающее преобразователь 6 радиоактивности (РА) воды и преобразователь 7 радиоактивности воздуха;
8- устройство ультразвукового зондирования;
10 - устройство дистанционного лоцирования водной новерхности, оптическая головка 11 которого установлена на выносной консоли 12 в носовой оконечности левой лодки катамарана;
13, 14 - пробоотборники грунта;
15 - шлюпка (моторный катер) с комплектом аппаратуры для работы на мелководье.
Устройство 1 контроля параметров приповерхностного слоя воды содержит погружаемый блок 16, оснащенный преобразователем 17 гидрохимических и гидрофизических параметров (ГХФП) воды, включая преобразователи усредненных и пульсационных значений удельной электрической проводимости воды, преобразователем 6 радиоактивности воды и головкой 18 водозабора, на входе которой установлен сетчатый фильтр 19 грубой очистки.
Преобразователь 17 ГХФП содержит цилиндрический корпус, в носовой части которого размещены датчики общефизических показателей воды (температура, удельная электрическая проводимость) и показателей естественного состава воды (концентрация ионов водорода (рП), окислительно-восстановительный потенциал (Eh), концентрация растворенного кислорода 62). В хвостовой части корпуса выполнен герморазъем для подсоединения кабеля связи. Внутри корпуса в герметичном отсеке размещены блоки согласования, предварительного усиления, цифрового ввода-вывода и многоканальный аналого-цифровой преобразователь.
Преобразователь 6 РА воды содержит блок Y- детекторов, подключенных к функциональному модулю, включающему фотоумножители и аналого-цифровой преобразователь. Выходы преобразователей 6, 17 соединены с первым входом ЦВС 5 последовательной интерфейсной магистралью RS-485.
Конструктивно погружаемый блок 16 оформлен в виде держателя 20 преобразователей 6, 17 и головки 18 водозабора, снабженного фланцем 21, который закреплен на кронштейне 22 подъемно-опускного устройства (ПОУ).
ПОУ блока 16 (см. фиг. 3) установлено в носовой оконечности правой лодки катамарана и выполнено в виде У-образной рамы 23, два коротких конца которой закреплены на горизонтальном валу 24, соединенном ременной или цепной передачей с элекс2 301 33-6тромеханическим приводом 25, и натяжного устройства - ручной лебедки 26, которая установлена на оноре вала 24. Трос лебедки 26 проложен через направляющий блок 27 и закреплен на короткой перекладине У-образной рамы 23 вблизи ее центра массы. Одиночный конец рамы 23 снабжен осью 28 для крепления кронштейна 22, с погружаемым блоком 16. Кабель связи преобразователей 6, 17 погружаемого блока 4 и шланг от головки 18 водозабора закреплены в боковых пазах У-образной рамы 23 и выведены к соединительному ящику 29 и входному отводу магистрального трубопровода 30 приповерхностных вод, который снабжен насосом 31, обеспечивающем подъем воды на борт катера и прокачку по магистрали. В направлении рубки катера установлен упор 32 для размещения У- образной рамы 23 ПОУ с погружаемым блоком 16 по-походному.
Устройство 2 придонного водозабора состоит из забортного шланга с головкой водозабора и грузового троса с якорь-грузом. Шланг устройства 2 уложен на вьюшке или лебедке 33 со счетчиком вытравленной длины. Конец шланга подключен к входу магистрального трубопровода 34 глубинных вод, на котором установлен насос 35.
Устройство 3 пробоотбора сточных вод может быть выполнено в виде обычного батометра, используемого со шлюпки 15 или опускаемого на требуемую глубину лебедкой 36. При необходимости экспрессной проверки состояния водовыпуска или получения временной зависимости изменения концентрации определяемых веществ более предпочтительным вариантом исполнения устройства 3 является проточная магистраль. В этом случае устройство 3 содержит забортный шланг с головкой водозабора и магистральный трубопровод 37 сточных вод с насосом 38. По-походному шланг устройства 3 размещен на вьюшке или лебедке 36. Возможен также вариант совмещенной двухбарабанной лебедки для укладку двух шлангов - устройства 2 придонного водозабора и устройства 3 пробоотбора сточных вод. При этом лебедку устанавливают рядом с окном для вываливания шлангов за борт, а шланги прокладывают через систему направляющих блоков.
Магистральные трубопроводы 30, 34, 37 проложены под палубой катера и подведены к помещению гидрохимической лаборатории. На выходе каждого трубопровода 30, 34, 37, как показано на фиг. 2, установлен входной распределитель 39 гидравлических
потоков, выходы которого посредством трубопроводов второго контура подключены к соответствующим входам одного из трех многоканальных проточных анализаторов 40, устройства 4 гидрохимического анализа, предназначенных для независимого анализа проб воды, поступающей по каждому из магистральных трубопроводов 30, 34 и 37. Кроме указанных магистральных трубопроводов и трубопроводов второго контура в составе гидравлической схемы устройства 4 ГХА предусмотрен сливной трубопровод 41 для сброса воды за борт катера вне зоны водозабора и трубопроводы для закольцовки магистралей при их промывке моющим раствором (на схеме фиг. 2 не показаны). Для предотвращения попадания в измерительные каналы многоканальных проточных анализаторов 40 механических взвесей головки водозабора забортных щлангов устройств 2,3, как и головка 18 водозабора устройства 1, снабжены сетчатыми фильтрами 19 грубой очистки из нержавеющей стали, а на входах измерительных каналов анализаторов 40 установлены фильтры 42 тонкой очистки, выполненные в виде фторопластовых мембран. С целью снижения погрешности измерений, вызванной засаливанием стенок трубопроводов загрязняющими веществами, например, нефтепродуктами или органическими веществами, все трубопроводы подачи пробы, включая забортные щланги, магистральные трубопроводы 30, 34, 37 и трубопроводы второго контура, выполнены из фторопласта. Сливной трубопровод 41 выполнен из нержавеющей стали, а трубопроводы для закольповки магистрали выполнены из полиэтилена.
Гидравлические выходы многоканальных проточных анализаторов 40 через коллекторы-отстойники 43 и кран-переключатель 44 соединены со сливным трубопроводом 41 и емкостью 45 для сбора отработанных растворов.
Каждый многоканальный проточный анализатор 40 оснащен блоком расходных емкостей и многоканальными перистальтическими насосами, установленными во всех измерительных каналах (на фиг. 2 не показаны). Кроме отбора проб воды из трубопроводов второго контура эти же насосы обеспечивают ввод в измерительный канал реагентов, хранящихся в блоке расходных емкостей анализатора 40. Для переключения гидравлических трактов каждого канала предусмотрены многовходовые краны, управляемые блоком 46 контроллера анализатора 40 в соответствии с заложенными алгоритмами.
определяющими расход и последовательность введения реагентов в зависимости от реализуемой в канале методики измерений. Сигнальные входы блока 46 контроллера подключены к выходам детекторов соответствующих измерительных каналов анализатора 40, а выходы блоков 46 контроллера всех анализаторов 40 посредством интерфейсной магистрали RS-422 соединены со вторым входом ЦВС 5. Это обеспечивает считывание и предварительную обработку аналитических сигналов детекторов и параллельную передачу данных со всех измерительных каналов трех анализаторов 40. В качестве детекторов в измерительных каналах анализатора 40 используются совмещенный фотометрфлюориметр - для обнаружения и оценки содержания нефти, синтетических поверхностно-активных веществ и фенолов, ионометрические детекторы - для обнаружения и измерения содержания фтора и хлора и фотометрические детекторы в каналах определения содержания в воде нитратов, нитритов, фосфатов, ионов меди и ионов аммония.
Центральная вычислительная система 5 предлагаемого комплекса аппаратуры представлена двумя морскими персональными компьютерами (ПЭВМ) 47 и 48 типа МКС-01-03 с терминалами оператора, устройствами 49, 50 документирования (принтерами EPSON LQ-100), и конвертерами 51, 52 типа CL-8442/220, обеспечивающими межмашинный обмен и согласование интерфейсов RS-422, RS-232 внещних устройств. ПЭВМ 47 предназначена для обработки информации многоканальных проточных анализаторов 40 устройства 4 ГХА и установлена в помещении гидрохимической лаборатории. ПЭВМ 48 установлена в помещении вычислительного центра, производит сбор и обработку всей информации, поступающей из подсистем комплекса, обобщение, документирование и хранение этой информации. Согласно указанному ко второму входу ЦВС 5 подключен конвертер 51, а входы с четвертого по шестой ЦВС 5, являются входами конвертера 52 и соединены с приемоиндикатором 53 спутниковой навигационной системы (СПС), устройством 10 дистанционного лоцирования водной поверхности и пультом 54 управления подводным осмотровым аппаратом 9. Первый вход ЦВС 5 подключен непосредственно к порту СОИ-2 ПЭВМ 48, в который по последовательному интерфейсному каналу RS-485 поступают сигналы преобразователя 17 ГХФП и преобразователя 6 РА воды устройства 1 контроля параметров приповерхностного слоя воды.
Третий вход ЦВС 5 подключен к плате аналого-цифрового преобразователя (типа PCL830) ПЭВМ 48 и соединен с преобразователем 7 РА воздуха (счетчиком Гейгера), который в виде отдельного модуля закреплен на внешней обшивке рубки катера.
Устройство 8 ультразвукового зондирования толш;и воды и дна водоема предназначено для поиска и обнаружения слоев с аномальными звукорассеиваюш;ими характеристиками, вызванными наличием грязевых линз, других механических и биологических включений, а также для выявления затопленных объектов на глубинах до 10 м. Устройство 8 реализовано на основе серийно выпускаемого цветного видеоэхолота FCV291. Содержит размещенную на днище катера антенну 55, которая связана кабелем с приемопередающей аппаратурой 56, включающей цветной дисплей. Аппаратура 56 установлена в помещении вычислительного центра.
Подводный осмотровый аппарат 9 предназначен для проведения осмотра под водного пространства во время стоянки катера с передачей телевизионного изображения на борт катера. Отображение видеоинформации производится на видеомониторе 57. В состав комплекса ПОА 9 входят пульт 54 управления, соединенный кабелем связи с ПО А 9, и гидроакустические антенны 58 пеленгатора, обеспечивающие прием сигналов от маяка, установленного на борту аппарата. Пульт 54 управления ПОА 9 установлен в помещении вычислительного центра и подключен к щестому входу ЦВС 5. Там же расположен и видеомонитор 57. По-походному ПОА 9 размещен в люльке, которая подвешена на П-образной раме, удерживаемой тросом лебедки. П-образная рама установлена на выносной площадке кормового отсека катера (см. фиг. 1). Кабель связи осмотрового аппарата 9 уложен на вьюшке 59.
Устройство 10 дистанционного лоцирования водной поверхности предназначено для обнаружения пятен нефтяных пленок с борта катера. Устройство 10 выполнено в виде оптического локатора, работающего в инфракрасном диапазоне длин волн. Оптическая головка 11 локатора размещена в корпусе из ударопрочного пластика, установленном на выносной консоли 12. В нижней части корпуса расположены объективы, в состав которых входят стеклянные линзы, интерференционные ИК-фильтры, фотоприемники и предварительные усилители. В корпусе выполнено окно для прохождения оптического
сигнала и отверстие для гермоввода кабеля подвода питания и съема сигпалов оптической головки 11. Блок 60 питания и приема сигналов устройства 10 установлен в помещении вычислительного центра и подключен к пятому входу ЦВС 5.
Пробоотборники грунта, используемые на катере, представлены трубкой 13 грунтовой и дночерпателем 14. Трубка 13 грунтовая представляет собой прямоточный гравитационный пробоотборник ТГ-1/80 и состоит из керноприемной трубы, грузастабилизатора, свободной петли и груза-разведчика. Дночерпатель 14 типа АПГ-0.16 грейферного типа, состоит из укрепленных на раме двух ковшей с рычажным приводом от пневмогидростатического цилиндра. Работу с пробоотборниками обеспечивает универсальная кран-балка 61, установленная на корме катера.
Шлюпка 15с комплектом аппаратуры для работы на мелководье установлена на корме в радиусе действия универсальной кран-балки 61. В комплект аппаратуры входят, например, батометры для отбора поверхностных и сточных вод, портативный анализатор для измерения гидрохимических и гидрофизических параметров воды, пробоотборники грунта и др.
Патрульный природоохранный катер для экологического контроля водной среды и обнаружения источников загрязнения используют следующим образом.
При патрулировании катером заданного района акватории одновременно производят ультразвуковое зондирование толщи воды и дна водоема, обследование водной поверхности, и непрерывное измерение параметров приповерхностного слоя воды, используя устройства 8, 10 и 1, соответственно.
Ультразвуковая волна, излученная антенной 55 видеоэхолота устройства 8, встречая подводный объект или слой с аномальными звукорассеивающими характеристиками, частично отражается от него, возвращается к антенне 55 и поступает на приемник приемо-передающей аппаратуры 56. На цветном экране дисплея видеоэхолота отображается нормальная картинка на полном экране или нормальная картинка на части экрана в сочетании с увеличенным изображением части картинки, вьщеленной маркером.
2w)lliB2 3 -11сравнении сигналов, отраженных от чистой воды и от воды, покрытой нефтяной пленкой. При излучении на длине волны Я  0,9 мкм это соотношение составляет 1,5-2. Выходным сигналом устройства 20 является сигнал наличия пленки, который поступает с блока 60 питания и приема сигналов на пятый вход ЦВС 5 и индипируется на экране терминала оператора ПЭВМ 48.
Для осуществления измерений в приповерхностном слое воды предварительно промывают магистральный трубопровод 30 и шланг устройства 1. Для этого закольцовывают магистраль и прокачивают моюший раствор насосом 31 от емкости с моюшим раствором к сливному трубопроводу 41. Остатки раствора удаляют сжатым воздухом.
При подготовке к использованию устройства 1 контроля параметров приповерхностного слоя воды устанавливают погружаемый блок 16 на кронштейне 22 ПОУ. Разворачивают кронштейн 22 в определенное положение относительно У-образной рамы 23 (в зависимости от заданной глубины контролируемого горизонта) и фиксируют крепление. При этом заглубление погружаемого блока 4 может регулироваться в диапазоне 01,5 м (см. фиг. 3). Включают электромеханический нривод 25, который приводит во врашение горизонтальный вал 24, и разворачивают вокруг него раму 23. Одновременно стравливают трос ручной лебедки 26, удерживая раму. При погружении блока 4 в воду лебедку 26 ставят на стопор. Подключают кабель к разъему соединительного ящика 29, а шланг - к входу магистрального трубопровода 30 новерхностных вод.
Включают магистральный насос 31, обеспечивая подъем воды на борт катера и ее подачу на входы измерительных каналов соответствзтощего многоканального проточного анализатора 40 поверхностных вод. В соответствии с методикой измерений, реализуемой в конкретном канале, при необходимости осуществляют автоматическую пробоподготовку, которая заключается в смешивании поступающей пробы воды с необходимыми реагентами из блока расходных емкостей анализатора 40. Подача растворов осуществляется блоком перистальтических насосов соответств)гющего измерительного канала через многовходовой кран, управляемый блоком контроллера 46. Показания ионометрических, фотометрических детекторов и совмещенного фотометра-флюориметра после предварительной обработки в блоке 46 контроллера поступают в ПЭВМ 47 ЦВС 5. На дисплей
Ш)
ПЭВМ 47 выводятся графики зависимостей изменения сигналов детекторов в единицах концентрации онределяемых веществ или (по выбору оператора) результаты сопоставления указанных зависимостей с пороговым уровнем, например, предельно допустимой концентрацией определяемого вещества. При необходимости корректировки используемой методики измерений с терминала оператора ПЭВМ 47 вводят необходимые параметры уточненного алгоритма, поступающие в блок 46 контроллера. Данные текущих измерений всех каналов анализатора 40 записываются на магнитный носитель и при необходимости выводятся на печать принтера 49. При обнаружении повышенного загрязнения по показаниям, по меньщей мере, одного измерительного канала на карте-схеме акватории, которая является составной частью автоматически формируемого ПЭВМ 47 архива, делается отметка о времени обнаружения и концентрации загрязнителя.
Графики временных зависимостей гидрохимических и общефизических параметров воды, измеренных преобразователем 17 ГХФП, и показателя удельной радиоактивности, измеренного преобразователем 6 РА воды, выводятся на дисплей ПЭВМ 48. Последовательность выходных импульсов преобразователя 7 РА воздуха, поступающая на
третий вход ПЭВМ 48, пересчитывается в величины удельной активности по -излучению и мощности экспозиционной дозы -излучения, временные зависимости которых также представляются на дисплее. Текущие показания контролируемых параметров автоматически записываются на магнитный носитель, а данные о превышении параметрами порогового уровня наносятся на карту-схему акватории. При этом по каналу межмашинного обмена из ПЭВМ 47 запрашивается информация о показаниях анализатора 40 или полученная информация передается в гидрохимическую лабораторию, что дает возможность операторам сопоставлять результаты измерений обеих подсистем и принимать решения о ходе дальнейшего обследования. Привязка карт-схем к географическим координатам производится по данным приемоиндикатора 53 СНС на четко зафиксированной стоянке катера в месте, имеющем характерные признаки на карте-схеме. По окончании обследования акватории ПЭВМ 48 формируется итоговая информация, полученная в ходе патрульного рейса, ее распечатка и создание архнва итоговой информации для ее хранения и дальнейшей обработки.
При выявлении повышенного загрязнения поверхности водоема, обнаружении грязевых линз или иных аномалий в толше воды по селекторной связи передают в ходовую рубку команду на остановку катера. После остановки катера начинают обследование придонного пространства, продолжая, при необходимости измерения в приповерхностном слое воды.
Для постановки устройства 2 придонного водозабора используют лебедку 33, плавно стравливая с нее забортный шланг. Головка водозабора устройства, утяжеленная якорь-грузом, погружается в воду. Присоединяют шланг ко входу магистрального трубопровода 34 глубинных вод и включают насос 35. Поднятая насосом 35 вода с выхода трубопровода 34 подается через соответствуюший входной распределитель 39 гидравлических потоков на анализатор 40, определяюший степень загрязнения глубинных вод.
При обследовании очистных сооружений или водосбросов аналогичным образом используют устройство 3 пробоотбора сточных вод, прокачивая воду насосом 38 через магистральный трубопровод 37 сточных вод и подавая ее на соответствуюший анализатор 40. Последний отличается от анализаторов природных вод выбором соответствуюших методик для определения конкретных загрязняюших вешеств, характерных для данного водосброса, и установленным пороговым уровнем чувствительности детекторов. В остальном анализатор 40 сточных вод не отличается от других анализаторов устройства 4 ГХА. При выявлении повышенных концентраций загрязнителей дополнительно используют батометр для отбора проб, подлежаших детальному анализу. Отбор проб сточных вод батометром может производиться также и при обьином патрульном рейсе в режиме дежурного мониторинга.
Для визуального обследования подводных объектов и сооружений используют подводный осмотровый аппарат 9.Для погружения ПОА 9 в воду разворачивают раму с люлькой ПОА 9 вниз, удерживая ее тросом лебедки. Одновременно стравливают кабель связи аппарата с вьюшки 59. После погружения рамы в воду аппарат по команде с пульта 54 управления выходит из люльки и начинает перемешение по заданному маршруту.
лг)а П) N
о6л1//Ч/С) I / / - -14Видеоизображение с телекамеры, установленной на ПОА 9, наблюдают на экране видеомонитора 57. В процессе автономного неремещення аннарата антенны 58 неленгатора принимают сигналы от гидроакустического маяка, установленного на его борту, а на экране терминала оператора ПЭВМ 48 наблюдают траекторию перемещения ПОА 9. При необходимости более тщательного осмотра обнаруженных подводных объектов с пульта 54 управления передают необходимые команды на перемещение ПОА 9 вверх, вниз, вправо, влево.
Подъем на борт катера проб грунта производят с помощью пробоотборников трубки 13 грунтовой и дночерпателя 14, поочередно используя универсальную кранбалку 61.
В режиме якорной стоянки или дрейфа катера осуществляют также обследование мелководных участков водоема, не доступных для прохождения катера. Спускают на воду шлюпку 15, используя кран-балку 61. Производят отбор проб воды, грунта. Измеряют портативным анализатором гидрохимические и гидрофизические параметры приповерхностного слоя воды. Шлюпка используется также для обследования окрестностей очистных сооружений, отбора проб сточных вод батометрами и др.
Для обнаружения подвижного источника экологического загрязнения водной среды в акватории, одновременно измеряют усредненные и пульсационные значения удельной электрической проводимости (УЭП) воды, сравнивают измеренные усредненные значения УЭП воды с фоновыми усредненными значениями УЭП воды, сравнивают интенсивность измеренных пульсационных значений УЭП воды с заданным порогом. При одновременном превышении усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП водной среды и интенсивностью пульсационных значений УЭП воды заданного порога осушествляют забор воды и производят ее гидрохимический анализ. При обнаружении превышения предельной концентрации загрязняющих веществ продолжают движение патрульного катера до выхода из зоны, в которой выполняется условие одновременного превышения усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП воды и интенсивностью пульсационных значений УЭП воды заданного порога. После чего осуществляют разворот патрульного катера и его движение в обратном направлении. В случае повторного одновременного превышения усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП воды и интенсивностью пульсационных значений УЭП воды заданного порога и повторном обнаружении превышения предельной концентрации загрязняюш;их веществ принимают решение о наличии подвижного источника экологического загрязнения.
Линию движения подвижного источника экологического загрязнения определяют по положению прямой линии между точками максимальной интенсивности пульсаций УЭП после первого и второго одновременного превышения усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП воды и интенсивностью пульсационных значений УЭП водной среды заданного порога.
Направление движения подвижного источника экологического загрязнения определяют по степени изменения концентрации загрязняющих веществ по предполагаемой линии движения подвижного источника экологического загрязнения.
После определения направления движения нарущителя осуществляют его преследование или сообщают другим патрульным катерам, иным службам о факте обнаружения загрязнений, направлении движения нарушителя.
Таким образом, технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении полноты и достоверности контроля загрязнения водной среды, обеспечении возможности классификации подвижного носителя экологического загрязнения и определения направления его движения при сокращении трудоемкости и времени обследования акватории, а также расщирение функциональных возможностей катера путем введения средств пробоотбора и анализа сточных вод.
Расширены возможности дежурного мониторинга за счет введения дополнительного комплекта оборудования, установленного на автономном средстве перемещения, обеспечивающем возможность обследования мелководных или труднодоступных для катера участков водоема.
Введение в состав устройства гидрохимического анализа специального анализатора для контроля сточных вод позволяет при обнаружении залповых выбросов предотвратить выход из строя анализаторов природных вод, рассчитанных на измерение более
5M)llf3b3 -16низких концентраций загрязнителей. Кроме этого, использование устройства цробоотбора сточных вод в двух вариантах (батометра и проточной магистрали) позволяет осуществлять, во-первых, экспрессное определение состояния водовыпуска, во-вторых, регистрацию временной зависимости изменения концентрации определяемых веществ, в третьих, отбор проб для дальнейшего детального анализа.
Использование современных средств вычислительной техники обеспечивает широкие возможности для статистической обработки и архивирования полученных результатов.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что катер и используемое на нем оборудование могут быть изготовлены на базе существующих материалов и комплектующих изделий при использовании известной технологии, и применены по своему назначению для оперативного обследования загрязнения водных объектов.
Список литературы
1.Система мониторинга качества воды. GRE Rev. -1988, 26. -С. 14-20
2.Система для мониторинга приповерхностных вод. Fukuchi Mitsuo, Hottori Hitoshi. - Proc. NIPR Symp. Polar Biol. -1987, 1.- C. 47-55.
3.РФ. Свидетельство №. 301 на полезную модель. - Публикация 25.04.95 г., прототип.