Модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха

Полезная модель относится к области экологии и предназначена для мониторинга качества воздуха окружающей среды, в частности для определения и сигнализации о превышении допустимых концентраций вредных веществ и пылевых частиц в воздухе окружающей среды, а также сбора и передачи данных на электронные носители информации (например, базы данных органов экологического надзора).
Известно устройство для измерения загрязненности воздуха [1], содержащее зарядную камеру с расположенными в ней электродами и источник высокого напряжения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены насос и вторая зарядная камера с расположенными в ней двумя электродами и установленные между одной зарядной камерой и насосом фильтр для задержки примесей и между другой зарядной камерой и насосом механическая диафрагма, электроды каждой камеры выполнены в виде сеток, причем один из электродов каждой камеры подсоединен к общему источнику высокого напряжения, а другой - к одному из двух соответствующих электрических фильтров, один выход каждого из электрических фильтров соединен с общим источником опорного напряжения, а другой выход каждого из электрических фильтров через соответствующий пиковый детектор - с одним из входов блока сравнения и индикации.
Недостатком данного устройства является функциональная ограниченность, выраженная в контроле только механических примесей (пыль, дым, туман) в воздухе.
Наиболее близким по технической сущности является устройство контроля концентрации газов в воздухе [2], включающее корпус, по крайней мере, два газовых тракта с выходами наружу для забора проб анализируемой среды, по крайней мере, два газовых сенсора, по крайней мере, два термодатчика и процессор, при этом сенсоры, выполненные электрохимическими, термодатчики и процессор связаны между собой по принципу приема-передачи сигналов, модуль выполнен с возможностью учета влияния температуры и влияния присутствующих в анализируемой среде нецелевых газов на показания концентрации целевого газа.
Недостатком указанного устройства является отсутствие функции интеграции с объектами городской инфраструктуры, а также функциональная ограниченность, выраженная в малом количестве контролируемых веществ.
Техническим результатом данной полезной модели является расширение функциональных возможностей экологического мониторинга и интеграция с объектами городской инфраструктуры.
Технический результат достигается тем, что модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха, состоящий из элементов, связанных между собой сборочными операциями, обеспечивает мониторинг качества воздуха, сигнализацию о превышении предельно допустимых концентраций вредных веществ в окружающей среде, при этом имеет функцию интеграции с объектами городской инфраструктуры, имеет возможность управления освещением в месте своего размещения с применением специальных алгоритмов, функцию сбора и обработки данных по контролируемым веществам с применением специальных алгоритмов, расширенный перечень контролируемых веществ.
Заявляемая полезная модель модуля сигнальной сети мониторинга качества воздуха обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием функции управления освещением с применением специальных алгоритмов, функции сбора данных по контролируемым веществам и их обработки с использованием специальных алгоритмов, а также расширенным перечнем контролируемых веществ.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в сфере надзора за состоянием экологии жилых зон и природных объектов, и поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на:
фиг. 1 - модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха, подключенный к элементам сети;
фиг. 2 - модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха.
В соответствии с фиг. 1 модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха (средний уровень) 2 подключен к газоанализаторам (полевой уровень) 1, компьютерному оборудованию сигнальной сети мониторинга качества воздуха (верхний уровень) 3, многофункциональному устройству освещения (полевой уровень) 4.
В соответствии с фиг. 2 модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха состоит из корпуса модуля 13 и монтажной панели 14 с установленными на ней с помощью крепежа din-рейками 15, на которые в свою очередь с помощью защелок крепятся промышленный логический контроллер 16, источники питания 5, автоматы 6, устройство защитного отключения 7, концевой выключатель 8, а также с кабель-каналами 9 для прокладки внутренних соединений. Монтажная панель закрепляется на модуле также с помощью специального крепежа. Внутренние соединения дополнительно расключаются на установленных на din-рейке клеммах 10. Внешние подключения вводятся в модуль через сальники 11, обеспечивающие герметичность внутреннего пространства модуля. Дополнительно в модуль могут быть установлены газоанализаторы - печатные платы 12, крепящиеся на стойках со встроенными сенсорами, упирающимися в отверстия в модуле через круглую резинку, обеспечивающую герметичность внутреннего пространства модуля.
Модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха работает в составе сигнальной сети мониторинга качества воздуха. Принцип работы модуля и сигнальной сети мониторинга качества воздуха представлен далее по тексту. На устройства полевого уровня сигнальной сети мониторинга качества воздуха (газоанализаторы 1, работающие в основном на принципе электрохимической ячейки, модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха (с установленными в него газоанализаторами), многофункциональные устройства освещения 4) пассивным методом пробоотбора подается атмосферная воздушная смесь. Газоанализаторы и многофункциональные осветительные устройства определяют концентрацию веществ в воздушной смеси и с помощью интерфейса связи передают данные о концентрации в модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха 2, который математически обрабатывает данные, записывает данные во внутреннюю базу данных и при наличии связи с компьютерным оборудованием сигнальной сети мониторинга качества воздуха 3 перезаписывает данные в базы данных верхнего уровня. Компьютерное оборудование сигнальной сети мониторинга качества воздуха определяет превышение предельно допустимых концентраций и визуализирует всю имеющуюся информацию в виде таблиц и графиков с возможностью отображения информации на цифровых картах местности. Помимо этого, модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха может иметь функцию управления освещением многофункциональных осветительных устройств 4 с алгоритмами работы по расписанию, датчикам освещенности и движения. Режим функции управления освещения задается с помощью компьютерного оборудования сигнальной сети мониторинга качества воздуха. Данные о превышении предельно допустимых концентраций по каналу связи передаются в контролирующие органы для принятия решения о проверке качества воздуха в данной местности с помощью передвижных лабораторий.
Модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха имеет расширенный перечень контролируемых веществ за счет большого количества сигнальных каналов, которые появляются благодаря использованию интерфейса связи RS-485 (позволяет организовать до 64 сигнальных каналов) многофункциональных осветительных устройств, а также встроенных в корпус модуля газоанализаторов. Чувствительные элементы газоанализаторов, многофункциональных осветительных устройств, модуля сигнальной сети в части анализируемых веществ выбраны с учетом пожеланий надзорных ведомств.
Модуль сигнальной сети мониторинга качества воздуха расширяет функциональные возможности за счет увеличения количества анализируемых веществ, позволяющего вести более объективную оценку качества воздуха. Применение пассивного метода пробоотбора снижает общую удельную стоимость измерений. Размещение полевых устройств сигнальной сети на объектах инфраструктуры позволяет дополнительно управлять освещением в месте размещения сигнальной сети. Таким образом, технический результат полезной модели достигнут.
Источники информации:
1 Патент №2157989, МПК G01N 27/70, G01N 15/00, опубл. 20.10.2000.
2 Патент на полезную модель №202130, МПК G01N 27/70, опубл. 03.02.2021.