CZ11344U1 - Kontrolní modulární zařízení se zpětnou vazbou - Google Patents

Description

Kontrolní modulární zařízení se zpětnou vazbou

CZ 11344 Ul

Kontrolní modulární zařízení se zpětnou vazbou

Oblast techniky

Kontrola a sledování složení a jakosti tekutin s možností okamžitého odstranění nedovolené odchylky.

Dosavadní stav techniky

Nešetrné využívání přírodních zdrojů a globalizace průmyslové činnosti s nedostatečným stupněm péče o odstranění škodlivin vznikajících z této činnosti má silný vliv na životní prostředí, které se objektivně posuzováno, zhoršuje. Toto ničení životního prostředí, má vliv na podmínky udržitelnosti života, které se neustále mění a jimž se složité organismy přizpůsobují nejhůře. Platí to i pro lidstvo, které v posledních desetiletích trpí nedostatečnou zdravotní přizpůsobivostí na měnící se životní prostředí. Navíc migrací lidí z různých kontinentů do různých částí světa se přenášejí choroby často předtím místně neznámé.

Část životního prostředí, s nimiž tento zdravotnický problém současnosti přímo souvisí, je voda. Voda povrchová i podzemní a s ní spojené úpravny i rozvodné a sítě vody pitné, užitkové, technologické i odpadní. Příklad koupališť a bazénů ukazuje rizika přenosu chorob na lidskou populaci velmi názorně.

Bazény i koupaliště, zvláště veřejné, v místech se silnou koncentrací osob, slouží k rekreaci i sportovnímu vyžití obyvatelstva a jsou typickým místem možné nákazy nejen běžnými chorobami jakými jsou například kapénkové a respirační nákazy, ale i infekčními chorobami s dlouhodobým bezpříznakovým obdobím, ale o to zákeřnějšími a s nutnou dlouhou dobou léčení. Varující jsou i současné nejasnosti okolo šíření retrovirových onemocnění jakými jsou virové hepatitidy, HIV, BSE, encefalopatie, demence.

Pro všechny bazény jako technologické celky existují desítky let normy a předpisy jak technické, tak zdravotní, které jsou stále upravovány podle stavu poznání a dosažené úrovně techniky. V nové vyhlášce ministerstva zdravotnictví č. 464/ 2000 Sb., účinné od 1.1.2001, jsou stanoveny některé limity teploty, průhlednosti, pH, ORP (oxidačně redukčního potenciálu), koncentrace iontů amonných, chloridů, dusičnanů, koncentrace desinfekčního činidla a mikrobiologický obraz bazénové vody, která nesmí obsahovat patogenní agens bakteriální ani virové, parazity, kvasinky, plísně. Zmíněná vyhláška udává jasně požadavky na kvalitu vody na koupalištích, kontrolu a hodnocení jakosti vody. Podle normových metod, kterými se rozumí metody obsažené v českých technických normách, upravuje též způsob a místa odběrů vzorků, jejichž dodržením se výsledek co do meze detekce, přesnosti a reprodukovatelností výsledků považuje za prokázaný.

Zjištění aktuálního stavu nezávadnosti vody je poměrně zdlouhavé a tím přichází pozdě i správný regulační zásah. Pak není možné předejít přenosu zdravotní nákazy z bazénové vody. Kontrolní činnost zjišťující nezávadnost bazénové vody se v současnosti provádí místním odběrem vzorku obvykle v mnohahodinových intervalech. Vzorek se posílá do akreditované laboratoře. Tam se provádí fyzikálně chemický rozbor. Výsledek rozboru se hlásí provozovateli bazénu a případně kontrolnímu orgánu. Provozovatel na základě výsledku rozboru provede patřičný regulační zásah, který s velkou pravděpodobností neodpovídá aktuálnímu stavu vody, protože mezi okamžikem odběru vzorku a okamžikem zásahu je velká časová prodleva a stav se vlivem zatížení bazénu od návštěvníků změnil. Typická situace je u položky chloru a s ním souvisejícím mikrobiologickým obrazem. Ve správně vedeném režimu úpravny bazénové vody šokovými dávkami desinfekčního prostředku v období provozního klidu může být při velkém nárazovém počtu návštěvníků spotřebován přebytek desinfekčního činidla s následkem bakteriální kontaminace a přesto rozbor vzorku odebraný právě v době razantní desinfekce může vykazovat negativní nález.

-1 CZ 11344 Ul

Ukazuje tedy většinou stávající způsob, že vše je v pořádku, i když to objektivně nemusí být pravda. V současnosti obsluhují velký bazén čtyři strojničí v nepřetržitém provozu na směny. Provádějí jednoduché zkoušky na chlor a kyselost vody a sledují průběh cirkulace vody. Ve strojovně je zařízení pro měření a odečet hodnot kyselosti, ORP, chloru, teploty. Hodnoty jsou často jen opisovány do provozního deníku a tabelizovány. Současné nejmodemější zařízení předává měřené hodnoty do velínu správcovské organizace kotelny či strojovny, kde jsou archivovány.

Jak zlepšit současný stav? Je třeba vycházet z doby oběhu vody, která bývá běžně několik hodin. Předpokládá se přitom, že obsah bazénu je homogenní a že v celém objemu jsou minimální odchylky od změřené hodnoty hladiny desinfekčního činidla. Podrobná opakovaná měření však tento předpoklad nepotvrzují. Například náplň většího bazénu s objemem asi cca 600 m³ a více by měla recirkulovat přes filtraci kvůli řádné homogenizaci mnohem rychleji -asi 30 krát (6000 m³/hod - 100 m³/min) tj. za 6 minut! Běžná tabelovaná doba je však asi 3 hodiny. Než takto extrémně měnit průtokové poměry a tím i filtrační podmínky, je jednodušší měnit hodnoty dávkovaných desinfekčních a úpravárenských chemikálií a celý provoz pečlivě kontrolovat. Obsluha pak měří a zapisuje okamžité hodnoty do přehledové tabulky, která je součástí provozního deníku.

Podstata technického řešení

Řešením nedostatků současného stavu, to jest zkrácením časové prodlevy mezi okamžikem odběru vzorku vody a výsledkem jejího rozboru, tedy odstraněním neaktuálnosti získaného výsledku podle něhož se má provést odpovídající regulační zásah, se zabývá předkládané technické řešení. Jeho podstatou je kontrolní modulární zařízení umožňující kontinuální sledování zvolených technických a zdravotnických parametrů, jejich vyhodnocení v reálném čase, archivace získaných dat, jejich přenos na potřebné místo a vytváření databáze z dat aktuálního měření i srovnávacích dat z jiných laboratoří pro regulační zásah. Výsledky poskytuje kontinuálně a oproti podstatně delším časům klasické laboratoře s nepatrným zpožděním.

Kontrolní modulární zařízení, složené z modulů měřicího, komunikačního a archivačního je spojeno s čidly s převodníky signálu a běžnou operační jednotkou vybavenou běžným operačním systémem a patřičným periferním zařízením do jednoho informačního a komunikačního celku svázaného mezi sebou zpětnými vazbami. Počítačová jednotka i moduly kontrolního a modulárního zařízení jsou napájeny z elektrické sítě každý zvlášť a proti výpadku elektrické sítě jsou zálohovány záložními zdroji. Moduly měřicí a komunikační jsou vybaveny zvláštním operačním programem a vlastní operační pamětí.

Čidla sledují zvolené parametry ajejich převodníky upravují naměřené hodnoty na normovaný elektrický signál. Tento signál přijímá měřicí modul a zpracovává jej podle vloženého operačního programu na soubory dat s časovým průběhem, které jsou rozděleny, uloženy do vlastní operační paměti a současně předány počítačové jednotce a komunikačnímu modulu.

Počítačová jednotka v běžném režimu porovnává datové soubory převzaté z měřicího modulu se souborem dat z archivního i komunikačního modulu, vyhodnocuje je podle vloženého zvláštního programu a při překročení zvolených mezí dává podnět k regulačnímu zásahu. Nejsou-li meze překročeny, ukládá vyhodnocená data zpět do archivačního modulu, čímž se rozšiřuje databáze potřebných údajů pro volbu a vyhledávání optimálních podmínek pro provoz bazénu i při velkých změnách jeho zatížení.

Komunikační modul zálohuje data z měřicího modulu, zajišťuje nouzový režim při poruše počítačové jednotky, například při zhroucení jejího operačního systému tím, že přebírá hodnoty z kontinuálního měření sledovaných parametrů a zabraňuje jejich ztrátě, hlásí poruchu uživateli, zprostředkovává porovnání výsledků rozboru prováděné na jiných, nezávislých pracovištích, například v kamenných laboratořích hygienického dozoru, umožňuje jejich zpětné přiřazení ke změřeným hodnotám a umožňuje přístup určeným uživatelům.

-2CZ 11344 Ul

Archivační modul ukládá počítačovou jednotkou porovnané a zpracované datové soubory s daty vloženými z knihovny dat a umožňuje vyhledání optimálních provozních podmínek v závislosti na návštěvnosti a zatížení bazénu vlivem vnesených nečistot návštěvníky bazénu.

Běžná periferní zařízení slouží k monitorování dat a k jejich přenosu na žádané místo.

Při poruše na jednotlivých stupních měření, výpadku napájecí sítě nebo operačního systému jako celku, přejde kontrolní zařízení do nouzového režimu. Měřicí modul, zálohovaný nezávislým zdrojem, sbírá naměřené hodnoty, komunikační modul je ukládá do své operační paměti a současně hlásí poruchu uživateli. Po odstranění poruchy se vrací kontrolní modulární zařízení ke své normální činnosti.

Výhodou zařízení je jeho stavebnicová koncepce umožňující jeho variabilitu, užití na trhu i dostupných komponent pracujících v reálném čase se zpětnými vazbami mezi měřicím, komunil kačním, archivačním modulem a počítačovou jednotkou. Zařízení umožňují kontinuální vyhledát ní optimálních podmínek provozu bazénu i při velkých změnách zatížení vlivem velkého počtu návštěvníků různého etnika s odlišnou mikroflórou a různého zdravotního stavu. To má zásadní význam pro prevenci chorob a všeobecnou bezpečnost.

Příklad technického řešení

V bazénu o rozměrech 25 x 8 x 3 m je podle hygienických předpisů přípustné znečištění u dusičnanů jen o 20 mg/1, chloridů o 50 mg/1 nad hodnotu plnící vody, amonnými ionty na 0,5 mg/1 při předepsaných hladinách volného a vázaného chloru, ozonu a fyzikálních vlivů teploty, vlhkosti, osvětlení, vzduchové výměny a hladinách úpravárenských chemikálií. Cirkulační doba bazénové vody je dána tabelovanou hodnotou v závislosti na účelu bazénu, návštěvnosti a požadované jakosti vody.

Návštěvníci vnesou do bazénu mnoho nečistot jako tělesnou špínu, pot, slzy, stopy krve, stopy hnisu, hleny, moč, stolici, zbytky tělesných tkání, svoji mikroflóru a plísně, kvasinky a parazity.

Neukáznění návštěvníci mohou do bazénu zanést venerické a kožní choroby, také i plicní jako např. TBC. Typickým zdrojem nákazy jsou hleny, které se vyskytují ve větším množství.

Běžný hygienický zásah se děje přidáním desinfekčního činidla aflokulantů. Desinfekčním činidlem je v prvé řadě chlor či chlor uvolňující látky. Flokulanty - vločkovací či srážecí činidla jsou obvykle sloučeniny železa nebo hliníku, kde hydroxydy těchto kovů na sebe váží mechanic30 ké nečistoty, včetně mikroorganismů se zbytky tkání. Mechanické nečistpty se odstraňují kontinuální filtrací. Provozní měřicí zařízení zjišťuje obvykle dvě či tři hodnoty bazénové vody a technické údaje ze strojovny. Změřené hodnoty jsou vstupními hodnotami pro provozní regulaci. Dále jsou prováděny pravidelné kontrolní odběry vzorků ajejich rozbory v akreditovaných laboratořích. Odběr vzorku, přeprava do laboratoře, zpracování, analýza a zpětná informace trvá dlouho, přibližně týden. Takový výsledek není již aktuální pro situaci v době možného zásahu a má jen dokumentární význam, často jen jako právní doklad k zastavení provozu hygienikem.

Podle předkládaného řešení a platných hygienických předpisů je bazén osazen na technologicky důležitých místech armaturami I umožňujícími kontinuální odběr vody, pouzdry s čidlem a převodníkem 2 signálu. Kontrolní modulární zařízení, skládající se z měřicího modulu 4, komunikačního modulu 5 a archivačního modulu 6, napájené z elektrické sítě a zálohované záložními zdroji 7 je spojeno s čidly s převodníky 2 signálu sledujících zvolené parametry a s počítačovou jednotkou 3. Moduly 4 až 6 jsou vybaveny zvláštním operačním programem ⁴ umožňujícím sběr naměřených dat, jejich porovnávání s knihovnou vložených dat, jejich vyhodnocení, jejich archivaci a vysílání regulačního signálu v případě překročení nastavených mezí a umožňující přístup z více míst.

Kontrolní zařízení po kalibraci a nastavení čidel na žádané hodnoty ukazuje aktuální stav, zapisuje naměřené hodnoty, porovnává je s předem danými mezemi a vyhodnocuje současný stav. Dává povel k archivaci změřených a vyhodnocených dat, případně signál k odstranění regulační odchylky.

-3 CZ 11344 Ul

V bezporuchovém stavu jde signál z čidel s převodníky 2 do měřicího modulu 4 v němž jsou data přiřazena časové ose, uložena do operační paměti modulu 4 a současně předána počítačové jednotce 3, která vyhodnotí soubor změřených dat se souborem vložených dat z archivačního modulu 6, uloží zpět do archivačního modulu 6 a rozšiřuje tak archivní databázi. Jsou-li při srovnání naměřených a vložených dat překročeny nastavené meze, vydá počítačová jednotka 3 povel k regulačnímu zásahu.

Dojde-li vlivem nějaké poruchy k narušení činnosti počítačové jednotky 3, přebírá komunikační modul 5 hodnoty z měřicího modulu 4, ukládá je do své operační paměti a zabraňuje tak jejich ztrátě. Po odstranění poruchy se vrací kontrolní modulární zařízení ke své normální činnosti, archivovaná data z komunikačního modulu 5 jsou předána počítačové jednotce 3 k vyhodnocení a k archivaci archivačním modulem 6.

Průmyslová využitelnost

Kontrolní stavebnicové zařízení se zpětnou vazbou je možno využít též pro kontrolu parametrů i ostatních vod průmyslových a odpadních, technologických tekutin, například v chemickém průmyslu a průmyslu i zemědělství obecně i ke kontrole kontaminace zemin včetně výluhů, průsaků, u havarijně - bezpečnostních systémů na ochranu životního prostředí. Vyžaduje to jen výběr techniky, vhodných indikačních čidel pro stanovení míry znečištění proti žádoucímu stavu. Likvidace odchylek je pak věcí použití odpovídajících prostředků a technologie.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   20 1. Kontrolní modulární zařízení se zpětnou vazbou spojené s čidly s převodníky (2) signálu pro sledování měřených hodnot zvolených technických a zdravotních parametrů a s běžnou počítačovou jednotkou (3) vybavenou běžným operačním systémem a patřičným periferním zařízením, vyznačující se tím, že toto kontrolní modulární zařízení se skládá z měřicího modulu (4), komunikačního modulu (5) a archivačního modulu (6) zapojené do

   25 jednoho informačního a komunikačního zpětnovazebného celku.
2. 2. Kontrolní modulární zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřicí modul (4), komunikační modul (5) a archivační modul (6) jsou vytvořeny pro řízení operačním programem.
3. 3. Kontrolní modulární zařízení podle nároků la2, vyznačující se tím, že síťové

   30 napájení modulů (4, 5, 6) je připojeno na nezávislý záložní zdroj (7).
4. 4. Kontrolní modulární zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že měřicí modul (4) a komunikační modul (5) zahrnují vlastní operační paměť.