Устройство поиска источника сброса загрязняющих веществ при мониторинге водных объектов
DEVICE FOR SEARCHING FOR THE SOURCE OF DISCHARGE OF POLLUTANTS DURING MONITORING OF WATER BODIES

Изобретение относится к гидрометрии и гидрологии и может быть использовано при мониторинге береговой полосы водных объектов: водоемов, водохранилищ, рек или их частей в целях наблюдения за состоянием, режимами использования и морфометрическими изменениями объектов.
Известен патент RU №2675040 С2, МПК 8 В63В 35/78, опубликованный 09.10.2017, г. на изобретение «Самоходное плавучее средство», предназначенный для поисково-спасательного морского оборудования, имеет дистанционное управление и применимо во всех ситуациях спасения потерпевших кораблекрушение людей, оно может быть использованы с суши, моря и воздуха.
Недостатком изобретения является невозможность выполнения измерения отметок дна и донных отложений на дне водоема сбора данных и дальнейшей их передачи, поиска источника загрязнения воды нефтепродуктами, сравнения расстояние до препятствия и остановки на безлопастном расстоянии до препятствия и зафиксирования на одном месте.
Известен «Способ и устройство измерения поверхностной скорости водотока» (см. патент RU №2257588, МПК 8 G01P 3/40, опубликованный 27.07.2005), может быть использовано при экологическом мониторинге рек и их прибрежных ландшафтов, в частности при определении отметок урезов воды свободной поверхности реки, уклона реки с построением ее продольного профиля и поперечного профиля живого сечения по характерным траекториям водотоков, например, вдоль динамической оси водного потока.
Недостатками являются отсутствие возможности передвижения по водоему, отсутствие способности к измерению отметок дна, донных отложений и источника загрязнений воды нефтепродуктами, отсутствие возможности передачи собранных данных на устройство анализа информации.
Известна «Система определения отметок донной и водной поверхности при мониторинге водных объектов» патент RU №2694702, МПК 8 В63В 49/00, опубликованный 16.07.2019, Система содержит высотную сеть в виде спутниковой системы навигации, антенну приемника спутниковой системы навигации, устройство определения отметок дна, устройство определения расстояния до береговой линии, камеру технического зрения и устройство измерения крена и дифферента синхронизированы по времени измерений параметров с помощью ЭВМ.
Прототип содержит плавучее средство, высотную сеть в виде спутниковой системы навигации (GNSS), устройство определения отметок дна в виде гидролокатора, блок ввода погрешности для определения отметок водной поверхности и ЭВМ, осуществляющую обработку, хранение и передачу полученных данных.
Недостатком системы является недостаточный мониторинг водного объекта, из-за отсутствия системы определения источника загрязнения, препятствия и остановки на безопасном расстоянии.
Задачей изобретения является расширение мониторинга измеряемых параметров, путем внедрения системы датчиков, направленных на поиск источника загрязнения природных вод нефтепродуктами, введение возможности определения препятствий с целью предотвращения столкновения с ними.
Поставленная задача достигается тем, что устройство поиска источника сброса загрязняющих веществ при мониторинге водных объектов содержит малое судно, антенну GSM-приемника, камеру технического зрения, лазерный дальномер, параметрический профилограф, гироскоп, микроэлектромеханический акселерометр, магнитный компас, бортовую ЭВМ, причем в него дополнительно введены два датчика сравнения, блок сравнения, блок коррекции движения, блок памяти, интернет-передатчик мобильной сети GSM, антенна, таймер, датчик расстояния до препятствия, блок сравнения расстояния до препятствия, блок фиксации расстояния и остановки судна, причем выход антенны GSM-приемника соединен с входом блока памяти и бортовой ЭВМ, входы которой соединены с выходами камеры технического зрения, лазерного дальномера, параметрического профилографа, гироскопа, микроэлектромеханического акселерометра, магнитного компаса, блока фиксации расстояния и остановки судна, причем вход блока фиксации расстояния и остановки судна соединен с выходом блока сравнения расстояния до препятствия, вход которого соединен с выходом датчика расстояния до препятствия, выход блока фиксации расстояния и остановки судна связан с входом GSM-передатчика мобильной сети, выходы 1 -го датчика сравнения и 2-го датчика сравнения, соединены с входами блока сравнения и блоком памяти, вход блока коррекции движения соединен с выходом блока сравнения, а выход блока коррекции движения соединен с входом бортовой ЭВМ, выходы блока коррекции движения и антенны GSM-приемника соединены с входом блока памяти, выход которого соединен посредством интернет-передатчика мобильной сети GSM с антенной, а выходы таймера соединены с входами блока памяти и входом интернет-передатчика мобильной сети GSM.
На Фиг. представлена структурная схема предложенного устройства поиска источника сброса загрязняющих веществ при мониторинге водных объектов.
Устройство поиска источника сброса загрязняющих веществ при мониторинге водных объектов содержит малое судно 1 (плавучее средство), на котором расположена антенна GSM-приемника 2, выход которой соединен с входом блоком памяти 3 и бортовой ЭВМ 4, входы которой соединены с выходами камеры технического зрения 5, лазерного дальномера 6, параметрического профилограф 7, гироскоп 8, микроэлектромеханического акселерометра 9, магнитного компаса 10, блока фиксации расстояния и остановки судна 11, причем вход блока фиксации расстояния и остановки судна 11 соединен с выходом блока сравнения расстояния до препятствия 12, вход которого соединен с выходом датчика расстояния до препятствия 13. Сигнал от выхода блока фиксации расстояния и остановки судна 11 связан с входом интернет-передатчика мобильной сети GSM 14.
Выходы 1-го датчика сравнения 15 и 2-го датчика сравнения 16, соединены с входами блока сравнения 17 и блоком памяти 3. Выходы блока коррекции движения 18, антенны GSM-приемника 2 соединены с входом блока памяти 3, выход которого соединен посредствам GSM-передатчика мобильной сети 14 с антенной 19. Выходы таймера 20 соединены с входами блока памяти 3 и входом интернет-передатчика мобильной сети GSM 14.
Устройство поиска источника сброса загрязняющих веществ при мониторинге водных объектов работает следующим образом.
С борта судна 1, движущегося по заданному маршруту и ориентирующегося по антенне GSM-приемника 2, магнитному компасу 10, микроэлектромеханическому акселерометру 9 и гироскопу 8(образующих вместе систему высокоточной навигации и измерения крена и дифферента корпуса судна), осуществляют измерение расстояния до береговой линии (уреза воды). (Спутниковая система навигации (GSM) определяет координаты антенны GSM-приемника 2 и соответственно географическое положение судна с привязкой измеряемых параметров к государственной нивелирной сети или к Балтийской системе высот 1977 г. ) Одновременно ведет видеосъемку береговой линии камерой технического зрения 5 высокого разрешения. Бортовая ЭВМ 4 осуществляет непрерывную обработку видеоряда береговой линии с видимой подсветкой от лазерного дальномера 6, корректирует при этом расстояние, измеренное лазерным дальномером 6, за счет исключения измерений, которые имеют отклонения подсветки дальномера от уреза вода при качке судна 1 в заданном диапазоне. Синхронно параметрическим профилографом 7 определяют глубину водоема и высоту донных осадков. Так же система может искать источники загрязнения воды нефтепродуктами, получая информацию с датчиков сравнения 15 и 16 обрабатывая данные в блоке сравнения 17 и корректируя курс блоком коррекции движения 18, судно 1 движется по оси пятна загрязнения к точке, которая может являться источником загрязнения. Для движения по маршруту малого судна 1 на него устанавливают датчик расстояния до препятствия 13, измеряющий расстояние и предающий сигнал на блок сравнения расстояния до препятствия 12, который работает взаимно с блоком фиксации расстояния и остановки судна 11, позволяющий остановить малое судно 1 и фиксировать его на безопасном расстоянии до препятствия. Всю полученную информацию накапливает в блоке памяти 3 и обрабатывает в бортовой ЭВМ 4, и далее передается интернет-передатчиком мобильной сети GSM 14 на хранение в базы данных, или в ситуационные центры для использования в оперативном управлении, или на печать соответствующего графического материала.
Предложенное устройство позволит расширить мониторинг водного объекта, осуществлена путем поиска источника загрязнения природных вод и определения препятствия и не допустит столкновения с ними.