УСТРОЙСТВО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА АТМОСФЕРЫ И ПОЧВЫ

Полезная модель относится к области метеорологии и приборам для измерения характеристик окружающей среды и может быть использована для экологического мониторинга состояния атмосферного воздуха и почвы.
Известна система автоматизированного мониторинга параметров окружающей среды, состоящая из пункта контроля, который содержит термостатированный блок радиационного, химического, биологического контроля к которому подсоединяется устройство автоматического или автоматизированного пробоотбора, блок устройств радиационного, химического, биологического контроля соединен каналом связи с пунктом сбора, обработки, отображения информации (патент РФ на полезную модель №101208, МПК G01W 1/02, опубликовано 10.01.2011, Бюл. №1).
Данное устройство не обеспечивает оперативное обнаружение превышения заданных значений уровней загрязнения атмосферного воздуха и оценку источников загрязняющих выбросов в атмосферу.
Известен автоматический пост для контроля качества воздуха, содержащий блок газоаналитической аппаратуры, блок измерения метеовеличин и систему управления, измеритель гамма-фона, аэрозольный блок, блок для измерения параметров солнечной радиации, систему для измерения температуры почвы на разных уровнях, при этом система управления включает блок управления и ЭВМ, все упомянутые блоки, измеритель гамма фона и система измерения температуры почвы подключены к ЭВМ, а блок управления соединен с блоком газоаналитической аппаратуры, с блоком измерения метеовеличин и с
аэрозольным блоком (патент РФ на полезную модель №67733, МПК G01W 1/02, опубликовано 27.10.2007, Бюл. №30).
Конструкция этого устройства сложна, громоздка и требует наличия ЭВМ для управления автоматическим постом непосредственно в процессе измерения и не обеспечивает оперативное обнаружение превышения допустимых значений уровней загрязнения атмосферного воздуха.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство мониторинга физико-химического состояния почвы и атмосферы содержащее датчики температуры и влажности воздуха, газоаналитические датчики, датчики температуры, влажности и кислотности почвы, автономный источник питания, таймер, запоминающее устройство и устройство ввода-вывода для связи с внешней ЭВМ (патент РФ на полезную модель №153292, МПК G01W 1/02, опубликовано 10.07.2015, Бюл. №19).
Данное устройство не обеспечивает требуемую эффективность работы устройства экологического мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и почвы в части оперативного определения территориального расположения и интенсивности источника выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в реальном времени.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы устройства экологического мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и почвы.
Поставленная задача решена за счет того, что в устройство экологического мониторинга атмосферы и почвы, содержащее датчики температуры и влажности воздуха, газоаналитические датчики, датчики температуры, влажности и кислотности почвы, таймер, запоминающее устройство и устройство ввода-вывода для связи с внешней ЭВМ дополнительно введены интеграторы значений газоаналитических датчиков, задатчики значений дозовых нагрузок по каждому газоаналитическому датчику, блоки сравнения газоаналитических датчиков, логический элемент «ИЛИ», датчики направления и скорости движения воздуха, датчик осадков, блок оценки источников выбросов в атмосферу, концентратор, коммутатор и блок дистанционной передачи данных в центр экологического мониторинга для принятия оперативных решений, причем, выход каждого газоаналитического датчика через интегратор значений газоаналитических датчиков соединен с первым входом соответствующего блока сравнения газоаналитических датчиков и входом концентратора, второй вход соответствующего блока сравнения газоаналитических датчиков соединен с выходом задатчика значений дозовых нагрузок по каждому газоаналитическому датчику, выходы блоков сравнения газоаналитических датчиков через логический элемент ИЛИ соединены с управляющим входом коммутатора, первый выход таймера соединен с входами сброса интеграторов значений газоаналитических датчиков, второй - с тактирующим входом концентратора, выходы датчиков температуры и влажности воздуха соединены с входами концентратора, выходы датчиков направления и скорости движения воздуха и датчика осадков соединены с входами концентратора и входами блока оценки источников выбросов в атмосферу, выход которого соединен с входом концентратора, выход концентратора через коммутатор соединен с входами запоминающего устройства и блока дистанционной передачи данных в центр экологического мониторинга для принятия оперативных решений, выходы датчиков температуры, влажности и кислотности почвы соединены с входами запоминающего устройства, выход которого соединен с устройством ввода-вывода для связи с внешней ЭВМ.
На фигуре представлена структура устройства экологического мониторинга атмосферы и почвы.
Устройство экологического мониторинга атмосферы и почвы содержит датчик температуры 1 воздуха, датчик влажности 2 воздуха, газоаналитические датчики 3, датчик температуры 4 почвы, датчик влажности 5 почвы, датчик кислотности 6 почвы, таймер 7, запоминающее устройство 8, устройство ввода-вывода 9 для связи с внешней ЭВМ, интеграторы 10 значений газоаналитических датчиков 3, задатчики значений дозовых нагрузок 11 по каждому газоаналитическому датчику 3, блоки сравнения 12 газоаналитических датчиков 3, логический элемент «ИЛИ» 13, датчик направления 14 движения воздуха, датчик скорости 15 движения воздуха, датчик осадков 16, блок оценки источников выбросов 17 в атмосферу, концентратор 18, коммутатор 19 и блок дистанционной передачи данных 20 в центр экологического мониторинга для принятия оперативных решений, причем выход каждого газоаналитического датчика 3 через интегратор 10 значений газоаналитических датчиков 3 соединен с первым входом соответствующего блока сравнения 12 газоаналитических датчиков 3 и входом концентратора 18, второй вход соответствующего блока сравнения 12 газоаналитических датчиков 3 соединен с выходом задатчика значений дозовых нагрузок 11 по каждому газоаналитическому датчику 3, выходы блоков сравнения 12 газоаналитических датчиков 3 через логический элемент «ИЛИ» 13 соединены с управляющим входом коммутатора 19, первый выход таймера 7 соединен с входами сброса интеграторов 10 значений газоаналитических датчиков 3, второй - с тактирующим входом концентратора 19, выходы датчиков температуры 1 и влажности 2 воздуха соединены с входами концентратора 18, выходы датчиков направления 14 движения воздуха, скорости 15 движения воздуха и датчика осадков 16 соединены с входами концентратора 18 и входами блока оценки источников выбросов 17 в атмосферу, выход которого соединен с входом концентратора 18, выход концентратора 18 через коммутатор 19 соединен с входами запоминающего устройства 8 и блока дистанционной передачи данных 20 в центр экологического мониторинга для принятия оперативных решений, выходы датчиков температуры 4 почвы, влажности 5 почвы и кислотности 6 почвы соединены с входами запоминающего устройств 8, выход которого соединен с устройством ввода-вывода 9 для связи с внешней ЭВМ.
Устройство экологического мониторинга атмосферы и почвы работает следующим образом.
Устройство экологического мониторинга атмосферы и почвы устанавливают в выбранном для мониторинга месте и закрепляют путем погружения щупа с датчиками температуры 4, влажности 5 и кислотности 6 почвы в почву глубину 10-15 сантиметров.
Измеренные значения с датчика температуры 4 почвы, датчика влажности 5 почвы и датчика кислотности 6 почвы записываются и хранятся в запоминающем устройстве 8 до момента снятия данных через устройство ввода-вывода 9 для связи с внешней ЭВМ.
Газоаналитические датчики 3 измеряют мгновенные значения содержания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха в месте расположения устройства экологического мониторинга атмосферы и почвы. Данные газоаналитических датчиков 3 измеряются на временном интервале, устанавливаемым таймером 7, в процессе которого измеренные значения газоаналитических датчиков 3 интегрируются на интеграторах 10. В результате на выходах интеграторов 10 формируются сигналы, соответствующие дозовому воздействию загрязняющих веществ за установленный таймером 7 период времени.
Эти значения совместно со значениями, поступающими от датчиков температуры 1 и влажности 2 воздуха, датчиков направления 14 и скорости 15 движения воздуха, датчика осадков 16 и блока оценки источников выбросов 17 в атмосферу по сигналу от таймера 7 фиксируются на концентраторе 18 и через коммутатор 19 записываются в запоминающем
устройстве 8. Последующий съем значений экологического мониторинга производится через устройство ввода-вывода 9 для связи с внешней ЭВМ посредством перезаписи данных оператором.
Сигналы с выходов интеграторов 10, подаются на блоки сравнения 12, где сравниваются с установленными задатчиками значениями дозовых нагрузок 11 по каждому газоаналитическому датчику 3. В случае превышения установленных нагрузок, на выходах блоков сравнения 12 формируются сигналы превышения, поступающие на логический элемент «ИЛИ» 13. В результате при превышении установленных значений хотя бы по одному газоаналитическому датчику 3, вырабатывается сигнал управления коммутатором 19, который переключает поток данных экологического мониторинга с запоминающего устройства 8 на блок дистанционной передачи данных 20 в центр экологического мониторинга. В этом случае данные оперативно поступают в центр экологического мониторинга для принятия решений по снижению уровня выбросов в атмосферу источниками выбросов.
Блок оценки источников выбросов 17 в атмосферу на основе измерений с датчика направления 14 движения воздуха, датчика скорости 15 движения воздуха и датчика осадков 16 проводит расчет и оценку источника выбросов в данный момент времени при данных метеорологических параметрах, которая поступает на концентратор 18.
В результате оперативно определяется территориальное расположение источника выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с составом и интенсивностью величины выбросов и обнаружением в реальном времени случаев превышения установленных дозовых пороговых значений выбросов, что является неотъемлемым требованием повышения эффективности работы устройства экологического мониторинга в целом.
Таким образом, техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы устройства экологического мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и почвы.