НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОСТОЯННОГО КОНТРОЛЯ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРУ И ИХ АДСОРБЦИИ ПОГЛОТИТЕЛЯМИ

Полезная модель относится к экологическим системам мониторинга и контроля и может быть использовано для сбора информации и оперативного управления выбросами и адсорбцией парниковых газов.
Существует проблема снижения уровня выбросов так называемых парниковых газов, преимущественно углекислого газа и метана, сопровождающих производственную деятельность человека, в частности использование каменного угля и нефти как топлива для получения энергии. Скапливаясь в верхних слоях атмосферы, газы способствуют неблагоприятному изменению термодинамических параметров атмосферы, приводящему, по ряду оценок, к глобальному потеплению климата. В рамках Рамочной Конвенции по изменению климата ООН (Рио-де-Жанейро, 1992) предлагается стабилизировать эмиссию парниковых газов на уровне 1990 года. В рамках Киотского протокола (Киото, 1997 г.) возможно введение системы установления предельных уровней (лимитов) на выбросы парниковых газов или квотирования с возможной торговлей этими квотами (часть условного количества - ЧУК, единица условного количества - ЕУК по тексту проектов решений конференции сторон Киотского протокола). В соответствии со статьей 5 Киотсткого протокола каждая Сторона обязана не позднее, чем за один год до начала первого периода действия обязательств, создать национальную систему для оценки антропогенных выбросов из источников и адсорбции поглотителями всех парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом.
Известна автоматизированная контрольно-информационная система учета источников антропогенных выбросов и стоков парниковых газов, результатов мероприятий по сокращению их уровней и операций по переуступке достигнутых результатов /RU 2225640, G 06 F 17/60, 2004/.
Система включает пункты контроля выбросов предприятия по числу субъектов хозяйственной деятельности, региональный/корпоративный банк данных, региональный вычислительный центр, центральный банк данных, главный вычислительный центр, блок анализа роста/сокращения выбросов парниковых газов, систему сбора информации с датчиками экологического состояния окружающей среды, систему управления взаиморасчетами, сеть передачи данных и выделенные линии связи. Указанная система не может быть использована как национальная, поскольку ее возможности ограничены территорией региона. Указанная система не имеет возможности учитывать сложные процессы, происходящие в атмосфере и связанные с перемешиванием воздушных потоков по высоте атмосферы. Кроме того, она не дает возможности получать информацию о процессах адсорбции парниковых газов.
Перед авторами стояла задача по созданию системы мониторинга, лишенной указанных недостатков. Заявленная полезная модель позволяет решать задачи по мониторингу состояния загрязнения атмосферы европейских регионов, включая Российскую Федерацию, по контролю выбросов парниковых газов, определению их количества по регионам в соответствии с Киотским протоколом, а также по обработке информации и передаче данных потребителям, например, странам объявившим тендеры на проекты.
Для решения поставленной задачи предлагается национальная система постоянного контроля выбросов парниковых газов в атмосферу и их адсорбции поглотителями, состоящая из аэростатного, космического и наземного сегментов. Причем аэростатный сегмент включает группировку аэростатов, заполненных гелием и закрепленных над регионами контролируемой территории на высоте от 1000 до 5000 метров, каждый из которых снабжен, по крайней мере, одним газоанализатором контактного типа, соединенным с бортовой ЭВМ, предназначенной для обработки и сжатия информации и бортовым средством коммуникации и связи.
Космический сегмент включает группировку спутников, расположенных на орбите, удаленной от поверхности земли на расстояние от 450 до 500 км, причем каждый спутник снабжен, по крайней мере, одним газоанализатором дистанционного типа, соединенным с бортовой ЭВМ и бортовым средством коммуникации и связи. Наземный сегмент включает, по крайней мере, один пункт приема и обработки информации и наземный комплекс управления, оснащенные ЭВМ и средствами коммуникации и связи. Коммуникационная система объединяет бортовые и наземные средства коммуникации и связи.
Дополнительно предлагается аэростаты оснастить устройствами для регулирования высоты их закрепления, а системы энергетического и гелиевого газового обеспечения аэростатов расположить на наземном сегменте.
Дополнительно предлагается средства коммуникации и связи выполнить в виде приемопередающих монолитных структур квазиоптических диапазонов.
Дополнительно предлагается средства коммуникации и связи выполнить в виде приемопередающих устройств квазиоптических диапазонов на основе пленочных наноструктур.
Дополнительно предлагается газоанализатор контактного типа выполнить в виде квадрупольного масс-анализатора.
Также дополнительно предлагается газоанализатор дистанционного типа выполнить в виде многоканального радиометра квазиоптического диапазона.
Выполнение национальной системы контроля парниковых газов в виде трех связанных коммуникационной системой сегментов, оснащенных указанным оборудованием, позволяет осуществлять постоянный мониторинг загрязнения атмосферы над территорией, включающей не только Российскую Федерацию, но и европейские регионы с учетом процессов, происходящих по высоте атмосферы. Таким образом, достигается технический результат.
На прилагаемом чертеже представлена схема заявленного устройства, где 1 - аэростатный сегмент, включающий 2 - нижний и 3 - верхний эшелоны, 4, 5, 6, - аэростаты, 7 - космический сегмент, включающий 8 и 9 - искусственные спутники, 10 - наземный сегмент, включающий 11 - наземный комплекс управления и 12 - пункт приема и обработки информации, 13 - газоанализатор контактного типа, 14 - бортовая ЭВМ аэростата, 15 - газоанализатор дистанционного типа, 16 - бортовая ЭВМ спутника, 17 - бортовое средство коммуникации и связи, 18 - коммуникационная система, 19 - лебедка, 20 - электрогенератор, 21 - газогенератор.
Система работает следующим образом. Контролируемую территорию разбивают на участки, например, соответствующие регионам. На территории каждого участка закрепляют, по меньшей мере, один аэростат 4 на высоте от 1000 до 1500 метров и один аэростат 6 на высоте от 1500 до 5000 метров. На орбите, удаленной от земли от 450 до 500 км и проходящей над контролируемой территорией располагают, спутники 8 и 9. Затем с помощью оборудования 13, 15, установленного на аэростатах и спутниках сканируют всю территорию и определяют начальный уровень содержания парниковых газов в атмосфере по всей ее высоте. Эта информация запоминается в бортовых ЭВМ 14 и 16. Затем полученная информация с помощью бортовых средств коммуникации и связи 17 передается на бортовые ЭВМ 16 спутников, там обрабатывается и передается по каналам коммуникационной системы 18 в пункт приема и обработки информации 12. Спутники 8 и 9, пролетающие над аэростатами 4-6, опрашивают бортовые ЭВМ аэростатов, а затем полученную информацию передают на наземный сегмент 10. При последующих опросах снимается только информация, касающаяся изменений экологической обстановки. Высоту подвеса аэростатов регулируют при помощи лебедок 19, энергообеспечение оборудования, установленного на аэростатах обеспечивают
электрогенератором 20, а утечки гелия компенсируют подачей в аэростаты газа производимого в газогенераторе 21.
Использование полезной модели позволит расширить территорию осуществления мониторинга, получать данные не только о выбросах, но и о поглощении парниковых газов, причем по всей высоте атмосферы.