СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ГОРОДА ОТ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ

Система экологического контроля загрязнения атмосферы города от транснортных нотоков.
Полезная модель относится к системам экологического контроля и может быть использована для мониторинга и анализа уровня загрязнения атмосферы городов от автомобильного транспорта.
При формировании рекомендаций по регулированию выбросов текущие измерения состояния загрязнения атмосферного воздуха осуществляются с помощью сети стационарных и передвижных марщрутных пунктов контроля.
Структура и конфигурация местоположения на местности сети пунктов контроля определяются областью использования данных наблюдения и кругом задач, решаемых в рамках атмосфероохранных мероприятий (см., например В.И.Красов и др., Оптимизации пространственной структуры сети наблюдений при контроле загрязнения атмосферы города; в трудах ГГО им. А.И.Воейкова Методы и средства контроля загрязнения атмосферы и промышленных выбросов. Л., Гидрометеоиздат, 1987 г., стр. 13-14).
Планирование пространственной структуры сети контроля загрязнения атмосферы основывается в настоящее врем на немногочисленных нормативных документах, дающих рекомендации о числе пунктов контроля, но расположение пунктов на местности при этом не определяется (см., например, Руководство по контролю загрязнения атмосферы РД 52.04.186-89, М., Гидрометеоиздат, 1991, стр. 11-13).Известен способ формирования сети наблюдения для контроля загрязнения атмосферы города, осуществляемый сетью стационарных и марщрутных нунктов контроля, которые размещены в густонаселенных зонах с неблагоприятной экологической обстановкой при соблюдении нормативных ограничений со стороны различных городских служб: архитектурных, пожарных, санитарных и т.п. (см., например, патент N 2102782 от 08.02.94г. Способ формирования сети наблюдений для контроля загрязнения атмосферы города. Авторы - В.С.Земсков, В.И. Киселев,
MKHGOIWI/OO
в. п. Колодий, С.М.Эфендиев. Заявитель - Государственный ракетный центр КБ им. Академика В.П.Макеева). Недостатком описанной сети является автономность ее компонентов, отсутствие единой информационной сети и недостаточная информативность.
Компонентами описанных сетей являются станции экологического контроля окружающей среды, (например патент RU 2197744) для которых общим является наличие корпуса, опорной рамы, метеокомплекса, измерительной аппаратуры загрязненности воздуха, пробозаборников воздуха, блока диагностики, управления и передачи информации. Станции подобного типа имеют метеокомплекс, расположенный на крыше станции в виде отдельных сооружений, и используются преимущественно при эксплуатации в городских условиях.
Недостатком таких станций экологического контроля окружающей среды являются локальность измерений и отсутствие стабильности характеристик измерительной метеоаппаратуры из-за влияния помех, либо в силу их конструктивного несовершенства.
Наиболее близким техническим решением является система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона (патент RU 2210095 2001.11.08). Данная автоматизированная система содержит стационарные контрольные посты с детекторами для измерения параметров и характеристик окружающей среды, центральный контрольный пульт, блоки управления и приемопередатчики прямой и обратной связи контрольных постов с центральным контрольным пультом. Кроме того, система содержит мобильные контрольные посты с детекторами, блоками управления и приемопередатчиками прямой и обратной связи их с центральным контрольным пультом.
Однако, используемые в данной системе детекторы измерения параметров окружающей среды охватывают лишь небольшой спектр загрязняющих веществ и не способны обеспечить систему информацией необходимой для
объективной оценки загрязнения воздуха от автотранснорта на городских магистралях.
Задача полезной модели - качественная и количественная оценка выбросов загрязняющих веществ от транспортных потоков, а так же анализ принимаемых мер по оптимизации дорожного движения.
Сущность полезной модели, заключается в том, что система экологического контроля загрязнения атмосферы города от транспортных потоков включает в себя стационарные пункты для измерения параметров, центральный контрольный пульт, блоки управления и приемопередатчики прямой и обратной связи контрольных постов с центральным пультом, при этом пункты измерения параметров окружающей среды и транспортного потока взаимодействуют с передатчиками установленными на транспортных средствах, при этом передатчик интегрирован с программируемым микроконтроллером, передача данных осуществляется посредством блоков управления оснащенных устройством преобразования пакетирования байтов информации через модемы с асинхронным интерфейсом, накопление и анализ данных осуществляется в центральном контрольном пункте с помощью специально разработанного программного обеспечения на основе уникального алгоритма, учитывающего целый ряд ключевых типов информации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показана структурная схема системы.
Схема включает установленные на транспортных средствах (ТС) микроконтроллеры с интегрированными передатчиками 1, детекторы параметров окружающей среды 2, информация от которых принимается приемниками 3, установленными в местах наибольшей концентрации ТС и далее через центры коммутации пакетов 4 поступает на сервер 5.
Предлагаемая модель содержит микроконтроллер с интефированным передатчиком 1, устанавливаемый на ТС, что позволяет упростить проектирование узлов радиосети и снизить общую стоимость системы. К тому же контроллер дает широкие возможности в выборе протокола передачи данных, позволяя получить оригинальную секретность и контроль целостности кода. Передаваемые данные представляют собой информацию о ТС, необходимую для дальнейшего расчета. Внутрисхемное программирование дает возможность записать идентификационную и калибровочную информацию после монтажа. Питание осуществляется от аккумулятора ТС. Регулирование потребляемой мощности приемника 3 позволяет ограничить радиус передачи данных. Данные принимаются приемниками 3, устанавливаемыми в местах наибольшей концентрации ТС (например, перекрестках). Приемник 3 выполнен по классической схеме супергетеродинного приемника с однократным преобразованием частоты. Трансляция информации в потоке ТС производится непрерывно, вследствие этого для обеспечения бесперебойной передачи данных, периодичность выходов передатчиков 1 в эфир рассчитывается в зависимости от среднего количества ТС одновременно находящихся в зоне действия приемника 3. Информация передаваемая на приемники 3 объединяется в пакеты передаваемые по сети и направляемые серверам 5 для обработки, через центры коммутации пакетов 4.
Сборка нескольких потоков байтов в пакеты осуществляется посредством имеющегося в структуре сети специального устройства PAD (Packed Assembler Disassemble). Предусмотрено наличие трехуровнего стека протоколов с использованием на канальном и сетевом уровнях протоколов с установлением соединения, управляющих потоками данных и исправляющих ошибки. Встроенное устройство PAD расположено в стойке коммутатора. Терминалы получают доступ к встроенному устройству PAD по радиосети с модемов с асинхронным интерфейсом. Встроенное устройство PAD также подключается к радиосети с помощью нескольких модемов с асинхронным интерфейсом.
Информация принимаемая сервером записывается в локальную базу данных (ЛБД). Последующий расчет производится на основе данных о транспортном потоке и БД технической информации (БДТИ) о каждом ТС. Паличие БД с техническими данными ТС обеспечивает минимизацию передаваемой с ТС информации. Алгоритм, заложенный в программу, позволяет рассчитать количество выбрасываемых загрязняющих веществ от транспортного потока и их распространение в районе регулирования, используя в качестве исходных данных следующую информацию:
О ТС позволяющая проводить расчет по каждому элементу транспортного потока избегая усредненности:
объем двигателя автомобиля (БДТИ);
тип двигателя (БДТИ);
тип применяемого топлива (БДТИ);
масса автомобиля в снаряженном состоянии (БДТИ);
год выпуска автомобиля или капитального ремонта двигателя (ЛБД);
пробег ТС (ЛБД).
О транспортном потоке дает возможность дополнительно проводить анализ эффективности управленческих решений направленных на оптимизацию транспортных потоков:
средняя скорость транспортного потока (ЛБД);
интенсивность транспортного потока (ЛБД);
плотность транспортного потока (ЛБД).
О метеоусловиях применяемая для корректировки расчетов количества выбросов и условий их распространения в городской среде:
температура и влажность воздуха, коэффициент стратификации;
скорость и направление ветра.
О городской застройке позволяющая прогнозировать распространение вредных выбросов в пределах жилых зданий:
плотность, этажность застройки и другие архитектурные особенности.
уклон продольного нрофнля участка дорогн в районе действия приемника, количество полос движения (БДТИ); техническое состояние (ямочность).
Таким образом суммарный объем вредных выбросов будет определяться по следующей формуле:
V  (.,-k V  У
где  количество выбросов от i - го источника загрязнения
(автомобиля) при трогании с места, торможении. п - количество трогании, торможений (количество перекрестков на участке)
w, - количество выбросов от i - го источника загрязнения при
средней скорости потока kj - коэффициент учитывающий профиль и техническое
состояние дороги. УСр - коэффициент учитывающий влияние погодных условий.
Определение концентрации и распространения вредных веществ расчетным методом позволяет избежать недостатков использования датчиковой аппаратуры, связанных с локальностью и погрешностью измерений