DE10018506B4

DE10018506B4 - Einrichtung zur sensorischen Erfassung und Berechnung bzw. Simulation der Ausbreitung von Gerüchen

Info

Publication number: DE10018506B4
Application number: DE2000118506
Authority: DE
Inventors: Thomas Rosmann
Original assignee: Individual
Current assignee: ROSSMANN, THOMAS, DR.-ING., 19079 BANZKOW, DE
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: DE10018506A1

Abstract

Einrichtung zum Erfassen und Berechnen oder zur Simulation der Ausbreitung von Gerüchen wobei ein Messgerät (2) und 3–10 stationäre örtlich unterschiedliche Wetterstationen (1) verwendet werden, wobei die stationären Wetterstationen (1) am äußeren Rand eines Untersuchungsgebietes angeordnet sind und jede der stationären Wetterstationen (1) einen Windrichtungsmesser (3), einen Windgeschwindigkeitsmesser (4), einen Lufttemperaturmesser (5) und einen Peilsender (6) aufweist und das Messgerät (2) aus 3–7 Einrichtun- gen zur Bestimmung der Geruchskonzentration (8), einer beweglichen Weiterstation (9), einem Computer zur Messdatenerfassung und einem Peilempfänger zur Messung des Abstands zwischen dem Messgerät (2) und den stationären Wetterstationen (1) besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassen und Berechnung bzw. Simulation der Ausbreitung von Gerüchen.
Eine zunehmende Bedeutung haben unangenehme Gerüche in vielen Teilen der Industrie, der Landwirtschaft und der Abfallwirtschaft. Geruchsstoffe besitzen keine typischen chemischen, reversiblen Eingeschaften, da Gerüche aus einer Vielzahl anorganischer und organischer Substanzen bestehen, zwischen denen verstärkt durch meteorologische Einflüsse synergetische Effekte auftreten. Das führt dazu, daß sich Geruchsbelästungen häufig vervielfachen.

Es sind bereits mehrere Vorschläge bekannt, deren Aufgabe es ist, Gerüche zu erfassen und zu bestimmen. So wurde ein Verfahren zur Bestimmung, Quantifizierung und/oder Objektivierung von Geruchsimmissionen bekannt, bei dem mindestens ein Geruchsstoff über einen längeren Zeitraum mit der chemisch inerten Tracersubstanz in Verbindung gebracht wird, um anhand der Konzentration der gemessenen Tracersubstanz die aktuelle Geruchsbelästigung am Immissionsort zu ermitteln ( DE 43 19 857 C2 ). Nachteil dieser Lösung ist, daß durch den Einsatz einer Tracersubstanz die Umwelt zusätzlich belastet wird.

Weiter ist aus der EP 07 43 535 A1 ein Überwachungssystem bekannt, das aus einer Informationseinheit und mehreren Messzellen besteht und mit dem Wetterphänomene registriert werden.

Aus der DE 38 25 359 A1 ein ein Verfahren und eine Vorrichtung Höhenwindbestimmung, insbesondere im Bereich über 20 km Höhe mit Hilfe einer Ballonsonde bekannt, bei der die Ortsbestimmung mittels der Laufzeitmessung von Radarsignalen erfolgt.

In der DE 94 16 486 U1 ist eine Datenerfassungsanlage, insbesondere für Umweltdaten bekannt, bei der an einem Messort eine Messstation mit einer Messtechnikeinheil, einer Datenüberfassungseinheit, einer mobilen Datenfernübertragungseinheit und einer Energieversorgungseinheit verbunden sowie über die Datenfernübertragungseinheit mit einer Abfragestation gekoppelt ist.

Aus der DE 198 31 317 A1 ist eine mobile Wetterstation bekannt, die aus einem zentralen Datenlogger und einem GPS-System bestehe, wobei der Datenlogger mit mehreren Sensoren zum Erfassen der klimatischen Umweltbedingungen sowie von meteorologischen, lufthygienischen, medizinischen oder physiologischen Messwerten verbunden ist.

In der DE 195 29 544 C2 ist eine Anordnung zum Messen von Gasvolumenströmen, insbesondere von mit Verunreinigungen beladener Luft bekannt, bei der ein Messrohr mit einer Drucksonde ausgestattet ist, wobei die Drucksonde eine Hakensonde oder ein Pilot-Rohr ist.

Weiterhin wurde ein Verfahren zur Bestimmung von Geruchsarten und/oder Geruchsstoffkonzentrationen durch Probenahme, Bestimmung der Einzelstoffkonzentrationen mittels Gaschromatographen, der programmtechnischen Mustererkennung und Bestimmung der gesuchten Größen bekannt ( DE 197 18 464 A1 ). Nachteil dieses Verfahrens ist, daß zur Bestimmung der Einzelstoffkonzentrationen ein Gaschromatograph genutzt wird, was einen erheblichen technischen Aufwand darstellt. Ein weiterer Nachteil ist, daß sich bei der Auswahl dieser Einzelstoffe auf Leitkomponenten des untersuchten Geruchs bezogen werden muss. Diese Auswahl der Leitkomponenten kann einen Geruch nur unter konstanten physikalischen Bedingungen charakterisieren, was eine bedeutende Einschränkung auf reale Geruchsausbreitungsprozesse darstellt.

Weiterhin wurde ein Verfahren und eine Einrichtung zur sensorischen Erfassung und gezielten Reduzierung von Gerüchen an offenen Anlagen bekannt, wobei Gas- und meteorologische Sensoren eine Probenahme-, eine Auswerte-, eine Steuerungs- und eine Aufzeichnungseinheit so miteinander verknüpft werden, daß Geruchsimmissionen simuliert werden können. Bei Überschreiten von Grenzwerten werden bestimmte Maßnahmen eingeleitet, die die Geruchsimmission vermeiden oder zumindest mindern sollen ( DE 196 04 600 A1 ). Nachteil dieser Lösung ist, daß unterschiedlichste Geruchsmuster entstehen, weil Gerüche und die damit aufgezeichneten Sensorsignale nie exakt gleich sind und deshalb eine hohe Fehlerquote enthalten.

Ein weiterer Nachteil ist, daß bei Anwendung einer Probeentnahmeeinheit an ausgewählten Stellen der offenen Anlage gemessen werden muß. Die einzelnen Messungen werden nicht zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt. In dieser Zeit können sich die meteorologischen Bedingungen, insbesondere die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit ändern.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Erfassen und Berechnen der Ausbreitung bzw. Simulation von Gerüchen vorzuschlagen, das universell anwendbar ist und zu jedem Zeitpunkt das exakte Ermitteln der jeweiligen Gerüche ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgefürten Merkmale gelöst.

Die Einrichtug zum Erfassen und Messen der Ausbreitung von Gerüchen besteht aus einem Meßgerät und 3–10 Wetterstationen, wobei die Wetterstationen einen Windgeschwindigkeitsmesser, einen Windrichtungsmesser, einen Lufttemperaturmesser und ein Abstandsmeßgerät bestehend aus Peilsender enthalten und das Meßgerät über 3–7 Einrichtungen zur Messung der Geruchskonzentration und einer Meßstation, die über einen Peilsender zur Abstandsmessung und eine Lufttemperaturmessung verfügt, besteht und an einem Computer angeschlossen ist.

Erfindungsgemäß bestehen die 3–7 Einrichtung zum Messen der Geruchskonzentration jeweils aus einem Strömungsrohr, das eine Hakensonde und 6–20 Gassensoren aufweist. An der Stirnseite der Hakensonde, die halbkugelförmig ausgebildet ist, befinden sich 5–10 Strömungskanäle mit einem Durchmesser von 0,3 mm–1,0 mm, von denen sich 4–9 Strömungskanäle gleichverteilt auf einer Meridiane und 1 Srömungskanal im Zenit befindet. Die Strömungskanäle sind strahlenförmig angeordnet und verlaufen horizontal und vertikal in der Hakensonde.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erklärt werden. Dabei zeigt:
I: Schematischer Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung,
II: stationäre Wetterstation,
III: Schematische Darstellung des Meßgerätes,
IV: Seitlicher Schnitt der Einrichtung zur Bestimmung der Geruchskonzentration,
V: Vorderansicht der Einrichtung zur Bestimmung der Geruchskonzentration.
Die Einrichtung besteht, wie in I dargestellt ist, aus drei stationären Wetterstationen 1 und einem Meßgerät 2. Die stationären Wetterstationen 1 bestehen, wie in II zu sehen, aus einem Windrichtungsmesser 3, einem Windgeschwindigkeitsmesser 4, einem Lufttemperaturmesser 5 und einem Abstandsmesser 6. Diese stationären Wetterstationen 1 sind auf einem Rohr 7 mit einem Dreifuß oder einer Spitze angeordnet. Das Rohr 7 wird senkrecht auf die Erdoberfläche aufgestellt, so daß sich die Wetterstationen 1 in einer mittleren Höhe von 1,75 m befinden.
Das Meßgerät 2 besteht, wie in III zu sehen, wiederum aus fünf Einrichtungen zur Bestimmung der Geruchskonzentrationen 8 und einer beweglichen Wetterstation 9 mit einem Lufttemperaturmesser und einem Abstandsmesser. Die fünf Einrichtungen zur Bestimmung der Geruchskonzentration 8 sind auf einem tragbaren senkrecht auf die Erdoberfläche aufstellbaren Rohr 10 angebracht, so daß sich diese in einer Höhe von 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m, 2,0 m und 2,5 m befinden. In einer mittleren Höhe von 1,75 m ist die bewegliche Wetterstation 9 angeordnet. Die Meßdaten der fünf Meßvorrichtungen zur Bestimmung der Geruchskonzentration 8, der drei stationären Wetterstationen 1 und der beweglichen Wetterstationen 9 werden im Computer verarbeitet.
Wie I zeigt, werden die stationären Wetterstationen 1 am äußeren Rand des Untersuchungsgebietes angeordnet. Die Abstandsmesser 6, ausgeführt als Peilsender und geben während des gesamten Meßvorganges ständig Signale ab. Gleichzeitig werden ständig die Meßdaten der Windrichtungsmesser 3, der Windgeschwindigkeitsmesser 4 und der Lufttemperaturmesser 5 an das Meßgerät 2 übertragen und im Computer verarbeitet. Aus den Signalen der Abstandsmesser 6 werden zu jedem Meßvorgang die Entfernungen zwischen dem Meßgerät 2 und den stationären Wetterstationen 1 ermittelt und als Meßdaten im Computer verarbeitet.
IV und V zeigen das Strömungsrohr 11, in dem seitlich sechs Gassensoren 12 angeordnet sind. Im Mittelpunkt des Querschnittes des Strömungsrohres ist in Strömungsrichtung eine Hakensonde 13 zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsrichtung angeordnet. Das Wirkprinzip der Hakensonde 13 beruht auf der Staudruckmessung. Diese Anordnung der Gassensoren 12 und der Hakensonde 13 gewährleistet, daß die Meßdaten am gleichen Ort und zur gleichen Zeit aufgenommen werden. Die Hakensonde 13 beschreibt an der Stirnseite die Form einer Halbkugel und besitzt einen Durchmesser von 5 mm. Auf dieser Stirnseite der Hakensonde 13 sind die fünf Strömungskanäle mit einen Durchmesser von 0,5 mm eingearbeitet. Ein Strömungskanal befindet sich im Zenit und vier Strömungskanäle sind auf Meridianen im rechten Winkel zueinander angeordnet, wobei die gegenüberliegenden Strömungskanäle ein Strömungskanalpaar bilden. Zwischen den Strömungskanalpaaren werden die Druckdifferenzen gemessen. Die Lage des Strömungsrohres wird derart verändert, daß die Druckdifferenzen gleich Null sind. Aus der Verdrehung zur horizontalen und vertikalen Achse wird die Strömungsrichtung bestimmt. Der im Zentit befindlichen Strömungskanal gemessene Druck ist ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit.
Mit dem tragbaren Meßgerät 2 in I werden kontinuierlich alle Meßdaten aufgenommen und im Computer gespeichert. Durch unterschiedliche mathematische Verfahren werden die Meßdaten ausgewertet, der Meßort bestimmt und die Geruchsausbreitung berechnet. Im Computer befindet sich dafür eine Auswertesoftware und ein numerisches Simulationsprogramm und/oder ein analytisches Berechnungsprogamm zur Geruchsausbreitung.

1: stationären Wetterstationen
2: Meßgerät
3: Windrichtungsmesser
4: Windgeschwindigkeitsmesser
5: Lufttemperaturmesser
6: Abstandsmesser
7: Rohr
8: Einrichtung zur Bestimmung der Geruchskonzentration
9: bewegliche Wetterstation
10: Rohr
11: Strömunsrohr
12: Gassensoren
13: Hakensonde

Claims

Einrichtung zum Erfassen und Berechnen oder zur Simulation der Ausbreitung von Gerüchen wobei ein Messgerät (2) und 3–10 stationäre örtlich unterschiedliche Wetterstationen (1) verwendet werden, wobei die stationären Wetterstationen (1) am äußeren Rand eines Untersuchungsgebietes angeordnet sind und jede der stationären Wetterstationen (1) einen Windrichtungsmesser (3), einen Windgeschwindigkeitsmesser (4), einen Lufttemperaturmesser (5) und einen Peilsender (6) aufweist und das Messgerät (2) aus 3–7 Einrichtun- gen zur Bestimmung der Geruchskonzentration (8), einer beweglichen Weiterstation (9), einem Computer zur Messdatenerfassung und einem Peilempfänger zur Messung des Abstands zwischen dem Messgerät (2) und den stationären Wetterstationen (1) besteht.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wetterstation (4) einen Lufttemperaturmesser aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Geruchskonzentration (8) aus einem Strömungsrohr (11) besteht, das 6–20 Gassensoren (12) und eine Hakensonde (13) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsrohr (11) im Außerquerschnitt entgegen der Strömungsrichtung verjüngt ist und daß die Hakensonde (13) aus dem Strömungsrohr (11) herausragt und entgegen der Strömungsrichtung zeigt.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsrohr (11) entgegen der Strömungsrichtung einen inneren Durchmesser von 5 mm aufweist.
Einrichtung nach einen der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hakensonde (13) an ihrer Stirnfläche halbkugelförmig mit einem Durchmesser von 3–10 mm ausgebildet ist und 5–10 Strömungskanäle mit einem Durchmesser von 0,3–0,1 mm aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungskanal im Zenit der Halbkugel und 4–9 weitere Strömungskanäle auf Meridianen der Halbkugel im Winkel von 45 ° angeordnet sind, wobei die gegenüberliegenden Strömungskanäle ein Strömungskanalpaar bilden und diese in horizontaler und vertikaler Richtung ausgerichtet sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche der Gassensoren (12) durch Durchgangsbohrungen in das Strömungsrohr (11) hineinragen und diese versetzt zueinander angeordnet sind.