RU2499248C1 - Complex of environmental monitoring of water facilities - Google Patents

Complex of environmental monitoring of water facilities Download PDF

Info

Publication number
RU2499248C1
RU2499248C1 RU2012110488/28A RU2012110488A RU2499248C1 RU 2499248 C1 RU2499248 C1 RU 2499248C1 RU 2012110488/28 A RU2012110488/28 A RU 2012110488/28A RU 2012110488 A RU2012110488 A RU 2012110488A RU 2499248 C1 RU2499248 C1 RU 2499248C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
radiation
laser
lidar
floating platform
Prior art date
Application number
RU2012110488/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012110488A (en
Inventor
Олег Иванович Абрамов
Григорий Матвеевич Баренбойм
Владимир Михайлович Борисов
Виктор Иванович Данилов-Данильян
Вадим Вадимович Пелевин
Олег Борисович Христофоров
Original Assignee
Олег Иванович Абрамов
Григорий Матвеевич Баренбойм
Владимир Михайлович Борисов
Виктор Иванович Данилов-Данильян
Вадим Вадимович Пелевин
Олег Борисович Христофоров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Иванович Абрамов, Григорий Матвеевич Баренбойм, Владимир Михайлович Борисов, Виктор Иванович Данилов-Данильян, Вадим Вадимович Пелевин, Олег Борисович Христофоров filed Critical Олег Иванович Абрамов
Priority to RU2012110488/28A priority Critical patent/RU2499248C1/en
Publication of RU2012110488A publication Critical patent/RU2012110488A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499248C1 publication Critical patent/RU2499248C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: complex comprises a multi-wave lidar, comprising the following devices: a compact multi-wave pulse-periodic laser radiator (8), probing water surface and generating radiation at least on near infrared and ultraviolet ranges; a system (12) of reverse radiation registration, which includes receiving channels of reverse radiation registration on wave lengths of laser ultraviolet radiation, combination scattering of water, on wave lengths in spectral ranges of fluorescence of organic substances and on the wave length of laser infrared radiation; a programmable controller (13) with systems of collection, processing and wireless transfer of data in the real time mode to remote interfaces. The multi-wave lidar is placed in an air impermeable container (1), which is equipped with a window (10), transparent for laser and reverse radiation, and is installed on the compact floating platform in the form of a catamaran on metal pontoons (4). The floating platform is made as capable of fixation to the bottom with the help of anchors. The container (1) and the floating platform are arranged as reducing to the minimum the background lighting of receiving channels and probing zone. A part of the floating platform submerged into water is made as permeable for water courses. Besides, the complex comprises an autonomous submersible module (2) with sensors (3) to control hydrological and physical-chemical parameters of water quality, made as capable of fixation to the bottom. The complex also comprises a remote automated system (14) for collection and processing of data on condition of surface water, which is common for the lidar and the submersible module.
EFFECT: provision of continuous control of water media quality in commercial facilities, operative and reliable remote recognition and identification of various pollutants in places of complex installation, efficient provision of information on exceeded permissible norms of contamination.
2 dwg, 6 cl

Description

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к автоматическим средствам измерения, а именно к средствам измерения показателей качества водных объектов с применением многоволнового лазерного зондирования и может использоваться в составе систем экологического мониторинга природных сред.The invention relates to automatic measuring instruments, and in particular to measuring instruments of water quality indicators using multi-wavelength laser sensing and can be used as part of environmental monitoring systems for natural environments.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

К настоящему времени для диагностики верхних слоев океана предлагаются лидары, размещаемые на самолетах или кораблях, А.Ф. Бункин, Д.В. Власов, Д.М. Миркамилов «Физические основы лазерного аэрозондирования поверхности земли», Фан, 1987 г. Лидары позволяют достаточно быстро и эффективно исследовать большие площади водной поверхности.To date, lidars placed on airplanes or ships, A.F. Bunkin, D.V. Vlasov, D.M. Mirkamilov “Physical fundamentals of laser aero sounding of the earth’s surface”, Fan, 1987. Lidars allow to quickly and efficiently study large areas of the water surface.

Известны флуоресцентные лидары самолетного и корабельного базирования, разработанные эстонской компанией Laser Diagnostic Instruments AS (LDI) [S.Babichenko. Laser Remote Sensing of the European Marine Environment: LIF technology and Applications. In "Remote Sensing of the European Seas", Vittorio Barale and Martin Gade (Editors), Springer, 2008, 189-204]. В качестве лазерного излучателя в лидаре используется эксимерный лазер, генерирующий только УФ-излучение с длиной волны 308 нм. Использование высокой мощности эксимерного лазера позволяет производить зондирование поверхности воды с дистанции ~500 метров.Airborne and shipborne fluorescence lidars are known, developed by the Estonian company Laser Diagnostic Instruments AS (LDI) [S. Babichenko. Laser Remote Sensing of the European Marine Environment: LIF technology and Applications. In "Remote Sensing of the European Seas", Vittorio Barale and Martin Gade (Editors), Springer, 2008, 189-204]. An excimer laser generating only UV radiation with a wavelength of 308 nm is used as a laser emitter in the lidar. Using a high power excimer laser makes it possible to probe the surface of the water from a distance of ~ 500 meters.

Однако существуют задачи, в которых необходимо осуществлять непрерывный контроль конкретных локальных участков акваторий. К ним относятся, прежде всего, водохранилища питьевого назначения, особенно места водозабора, акватории портов, рекреационных зон, нефтяных терминалов, места промышленных стоков.However, there are tasks in which it is necessary to continuously monitor specific local sections of water areas. These include, above all, drinking-water reservoirs, especially water intake sites, port water areas, recreation areas, oil terminals, and industrial sewage sites.

В известном устройстве, С.А. Буриков, Д.В. Климов, П.Н. Литвинов и др. Квантовая электроника, 31 №8, 2001, для мониторинга прибрежных морских акваторий использован лидар берегового базирования. С помощью лидара регистрируются спектры обратного излучения при возбуждении воды излучением с длинами волн 532, 355 и 256 нанометров (2, 3 и 4 гармоники YAG:Nd лазера. Лидар был смонтирован на берегу моря на высоте 10 метров над уровнем моря, угол зондирования изменялся от 78 до 83 градусов. Для детектирования эхо-сигнала применялся оптический многоканальный анализатор (ОМА). Для фокусировки излучения на щель ОМА использовалась линза диаметром 15 см. При снятии спектров проводилось накопление сигнала в течение одной минуты. В дневное время для улучшения отношения «сигнал-шум» ОМА работал в режиме стробирования.In a known device, S.A. Burikov, D.V. Klimov, P.N. Litvinov et al. Quantum Electronics, 31 No. 8, 2001, used coastal lidar for monitoring coastal waters. Using a lidar, back-radiation spectra are recorded when water is excited by radiation with wavelengths of 532, 355 and 256 nanometers (2, 3, and 4 harmonics of a YAG: Nd laser. The lidar was mounted on the seashore at an altitude of 10 meters above sea level, the sensing angle varied from 78 to 83 degrees. An optical multichannel analyzer (OMA) was used to detect the echo signal. A lens with a diameter of 15 cm was used to focus the radiation on the OMA slit. When recording the spectra, the signal was accumulated for one minute. In the daytime to improve the signal-to-noise ratio OMA worked in the gating mode.

К общему недостатку лидаров берегового базирования относится сложность интерпретации количественных характеристик эхо-сигнала при изменении угла зондирования, появления волн на воде, при изменении естественной освещенности воды в зависимости от времени суток и погоды.A common drawback of coastal lidars is the difficulty in interpreting the quantitative characteristics of the echo signal when the sounding angle changes, waves appear on the water, and when the natural illumination of the water changes depending on the time of day and weather.

Известен автоматический пост индикации загрязнения водных объектов RU 2154848, МКИ G01V 11/00, 21.04.1999, который содержит снабженный якорем погружной модуль с размещенными в нем датчиками контроля гидрологических и физико-химических параметров качества воды водных объектов, соединительный кабель, устройство внешней связи и источник питания. Пост обеспечивает круглогодичный и всепогодный контроль качества воды.Known automatic post indicating pollution of water bodies RU 2154848, MKI G01V 11/00, 04/21/1999, which contains an immersed module equipped with an anchor with sensors for monitoring the hydrological and physico-chemical parameters of water quality of water objects, a connecting cable, an external communication device and source of power. The post provides year-round and all-weather water quality control.

Недостатки данной системы, обусловленные отсутствием лидара, состоят в том, что она не «видит» пленки нефтяных или масляных разливов, а при большом разливе быстро замазучивается, кроме этого быстро обрастает органическими отложениями.The disadvantages of this system, due to the lack of lidar, are that it does not “see” the film of oil or oil spills, and with a large spill it is quickly smeared, and besides, it quickly overgrows with organic deposits.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является непрерывный контроль качества водных сред объектов хозяйственного значения и оперативное с высокой надежностью дистанционное распознавание и идентификация различных загрязнений в местах установки комплекса: на водоемах, водозаборах, очистных станциях, внутренних водных путях, портах и нефтяных терминалах; оперативное предоставление информации о превышении допустимых норм загрязнений для принятия управленческих решений, определения нарушителей экологических норм и правил, экспертного обоснования предъявляемых к ним исков, и т.п.The task to be solved by the claimed invention is directed is continuous quality control of water environments of economic objects and quick and highly reliable remote recognition and identification of various contaminants in the installation sites of the complex: in water bodies, intakes, treatment plants, inland waterways, ports and oil terminals ; prompt provision of information on exceeding permissible pollution standards for making managerial decisions, identifying violators of environmental norms and rules, expert substantiation of claims against them, etc.

Данная задача решается за счет того, что комплекс экологического мониторинга водных объектов характеризуется тем, что он содержит многоволновой лидар, включающий в себя зондирующий водную поверхность компактный многоволновой импульсно-периодический лазерный излучатель, генерирующий излучение, по меньшей мере, в ближнем ИК-и УФ-диапазонах, систему регистрации обратного излучения (ОИ), в которую, по меньшей мере, входят приемные каналы регистрации ОИ на длинах волн лазерного УФ-излучения, комбинационного рассеяния (КР) воды, на длинах волн в спектральных диапазонах флуоресценции органических веществ, и на длине волны лазерного ИК-излучения, а также программируемый контроллер с системами сбора, обработки и, предпочтительно беспроводной, передачи данных в режиме реального времени на удаленные интерфейсы, при этом многоволновой лидар размещен в водонепроницаемом контейнере, который, предпочтительно снабжен окном, прозрачным для лазерного УФ-и ИК-излучения, и установлен на компактной плавающей платформе в виде катамарана на металлических понтонах, скрепленных рамой, на которой контейнер закреплен посредством шарнирной опоры, например, карданова подвеса, устраняющей влияние ветрового волнения на положение контейнера с размещенным в нем многоволновым лидаром, с возможностью крепления плавающей платформы ко дну с помощью якорей, причем контейнер и плавающая платформа выполнены сводящими к минимуму фоновую засветку приемных каналов и зоны зондирования, а погруженная в воду часть плавающей платформы выполнена проницаемой для водных течений, кроме этого комплекс содержит автономный погружной модуль с размещенными в нем датчиками контроля гидрологических и физико-химических параметров качества воды, с возможностью крепления погружного модуля ко дну, в состав комплекса также входит удаленная единая для лидара и погружного модуля автоматизированная система сбора и обработки данных о состоянии поверхностных вод.This problem is solved due to the fact that the complex of environmental monitoring of water bodies is characterized by the fact that it contains a multi-wave lidar, which includes a compact multi-wave pulse-periodic laser emitter probing the water surface, generating radiation at least in the near infrared and UV ranges, a registration system for reverse radiation (OI), which at least includes receiving channels for recording OI at wavelengths of laser UV radiation, Raman scattering (Raman) of water, at wavelengths in the spectral ranges of fluorescence of organic substances, and at a wavelength of laser infrared radiation, as well as a programmable controller with systems for collecting, processing and, preferably, wireless, transmitting real-time data to remote interfaces, while the multi-wavelength lidar is placed in a waterproof container, which , preferably equipped with a window transparent for laser UV and IR radiation, and mounted on a compact floating platform in the form of a catamaran on metal pontoons fastened by a frame on which The container is fixed by means of a hinge support, for example, a cardan suspension, which eliminates the influence of wind waves on the position of the container with the multi-wave lidar placed in it, with the possibility of fastening the floating platform to the bottom using anchors, the container and the floating platform minimizing the background illumination of the receiving channels and sounding zones, and the part of the floating platform immersed in water is made permeable to water currents, in addition, the complex contains an autonomous immersion module with dimensions The sensors for monitoring the hydrological and physico-chemical parameters of water quality, with the possibility of fastening the submersible module to the bottom, are also part of the complex, which includes a remote integrated system for collecting and processing data on the status of surface waters for the lidar and the submersible module.

Система регистрации ОИ может быть выполнена многоканальной, каждый приемный канал которой представляет собой спектро-яркомер, включающий в себя приемный телескоп, определяющий угол зрения приемного канала, интерференционный светофильтр с корректирующими цветными светофильтрами, определяющими спектральный диапазон приема ОИ, и фотоприемник на базе ФЭУ, подключенный к контроллеру, причем датчики предпочтительно размещены вокруг оси лазерного излучателя, который, предпочтительно представляет собой компактный импульсно- периодический Nd:YAG лазер, генерирующий зондирующие импульсы излучения на длине волны одной из гармоник высшего порядка: 266 или 354 или 532 нм и на длине волны 1064 нм основной гармоники.The registration system of the optical radiation detector can be multichannel, each receiving channel of which is a spectro-bright meter, including a receiving telescope that determines the viewing angle of the receiving channel, an interference filter with corrective color filters that determine the spectral range of reception of the optical radiation, and a photodetector based on a photomultiplier connected to the controller, and the sensors are preferably placed around the axis of the laser emitter, which preferably is a compact pulse-periodically Nd: YAG laser generating radiation sounding pulses at a wavelength of one of the higher order harmonics: 266 or 354 or 532 nm and at a wavelength of 1064 nm fundamental.

Система регистрации обратного излучения может быть расположена на расстоянии от водной поверхности, предпочтительно не превышающем 1,5 метра.The feedback detection system may be located at a distance from the water surface, preferably not exceeding 1.5 meters.

Плавающая платформа и погружной модуль могут быть связаны с удаленным источником энергопитания при помощи двух стандартных кабелей-тросов, внутри которых расположены герметизированные провода, по меньшей мере, для электропитания лидара и погружного модуля.The floating platform and the immersion module can be connected to a remote power source using two standard cable cables, inside of which are sealed wires, at least to power the lidar and the immersion module.

Комплекс экологического мониторинга предпочтительно выполнен в антивандальном исполнении.The environmental monitoring complex is preferably made in an anti-vandal design.

В варианте исполнения комплекс экологического мониторинга может быть оснащен мини энергоустановкой, предпочтительно солнечно-аккумуляторной и/или ветровой.In an embodiment, the environmental monitoring complex can be equipped with a mini power plant, preferably a solar-battery and / or wind.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, при использовании предлагаемого устройства, является надежный непрерывный контроль качества вод контактными и дистанционными средствами регистрации гидрологических и физико-химических параметров качества воды, обнаружение и распознавание различных типов загрязнений водной среды в районе размещения комплекса мониторинга, в том числе и за счет следующих технических эффектов:The technical result provided by the given set of features, when using the proposed device, is reliable continuous monitoring of water quality by contact and remote means of recording hydrological and physico-chemical parameters of water quality, detection and recognition of various types of water pollution in the area where the monitoring complex is located, including and due to the following technical effects:

- надежное круглогодичное количественное измерение широкого набора гидрологических и физико-химических параметров качества воды датчиками погружного модуля комплекса;- reliable year-round quantitative measurement of a wide range of hydrological and physico-chemical parameters of water quality by sensors of the submersible module of the complex;

- дистанционное определение «невидимых» погружными датчиками разливов нефтепродуктов и масел многоволновым лидаром;- remote sensing of oil spills and oils “invisible” by immersion sensors with a multi-wave lidar;

- отсутствие у лидарной части комплекса недостатков, связанных с замазучиванием при большом разливе нефтепродуктов или обрастанием биоорганическими отложениями;- the absence in the lidar part of the complex of deficiencies associated with slurry during a large oil spill or fouling with bioorganic deposits;

- широкий диапазон измерения лидаром таких параметров, как мутность или прозрачность воды, содержание растворенных органических веществ, в частности растворенных и эмульгированных нефтепродуктов, содержание хлорофилла водорослей и фитопланктона, отсутствие принципиальных ограничений на верхнюю границу измерения лидаром указанных параметров, надежность измерений за счет дублирования лидарных измерений частью системы датчиков погружного модуля;- a wide range of lidar measurements of such parameters as turbidity or transparency of water, the content of dissolved organic substances, in particular dissolved and emulsified petroleum products, the chlorophyll content of algae and phytoplankton, the absence of fundamental restrictions on the upper boundary of lidar measurements of these parameters, the reliability of measurements due to duplication of lidar measurements part of the sensor system of the submersible module;

- при малой мощности излучателя обеспечивается предельная чувствительность лидара к изменяющимся характеристикам водной среды, поскольку лазерный излучатель и система регистрации ОИ расположены предельно близко к зондируемой водной поверхности;- at low emitter power, the lidar is extremely sensitive to the changing characteristics of the aquatic environment, since the laser emitter and the registration system for the optical radiation are located extremely close to the probed water surface;

- высокое соотношение сигнала к шуму, поскольку лидар размещен в контейнере на плавающей платформе, сводящими к минимуму фоновую засветку зоны зондирования и приемных каналов системы регистрации ОИ;- a high signal to noise ratio, since the lidar is placed in a container on a floating platform, minimizing the background illumination of the sensing zone and receiving channels of the OI registration system;

- надежное распознавание сигнала отражения ПК излучения от нефтяной пленки и сигналов флуоресценции органических веществ от УФ-излучения за счет одновременного облучения водной поверхности ИК-и УФ-излучением лазера,- reliable recognition of the reflection signal of PC radiation from the oil film and the fluorescence signals of organic substances from UV radiation due to the simultaneous irradiation of the water surface with IR and UV laser radiation,

- минимизация разброса результатов измерений из-за изменения угла между осью лазерного излучателя и плоскостью водной поверхности благодаря тому, что контейнер, содержащий лазерный излучатель, закреплен посредством шарнирной опоры, устраняющей влияние качки на положение контейнера.- minimizing the scatter of the measurement results due to a change in the angle between the axis of the laser emitter and the plane of the water surface due to the fact that the container containing the laser emitter is fixed by a hinge support that eliminates the influence of pitching on the position of the container.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Чертежи в заявке представлены в виде, достаточном для понимания принципов изобретения, и не ограничивают объем настоящего изобретения.The drawings in the application are presented in a form sufficient to understand the principles of the invention, and do not limit the scope of the present invention.

На чертежах совпадающие элементы устройства имеют одинаковые номера позиций.In the drawings, matching device elements have the same item numbers.

На фиг.1. схематично показан комплекс экологического мониторинга водных объектов.In figure 1. schematically shows a set of environmental monitoring of water bodies.

На фиг.2а показана схема компоновки системы регистрации ОИ в варианте ее реализации в виде многоканального спектро-яркомера (вид сверху) и на фиг.2b - устройство отдельного приемного канала - спектро-яркомера.On figa shows a layout of the registration system of the OI in a variant of its implementation in the form of a multi-channel spectro-bright meter (top view) and Fig.2b - device of a separate receiving channel - spectro-bright meter.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Комплекс экологического мониторинга водных объектов содержит водонепроницаемый контейнер 1 с размещенным в нем многоволновым лидаром, погружной модуль 2 с датчиками 3 контроля гидрологических и физико-химических параметров качества воды, металлические понтоны 4 компактной плавающей платформы типа катамаран, скрепленных рамой 5, на которой контейнер 1 закреплен посредством шарнирной опоры 6, например, карданова подвеса, устраняющей влияние ветрового волнения на положение контейнера 1 с размещенным в нем многоволновым лидаром, с возможностью крепления плавающей платформы ко дну с помощью якорей, причем погруженная в воду часть плавающей платформы выполнена проницаемой для водных течений. Комплекс также содержит кабель-тросы 7, 7' для энергоснабжения лидара и погружного модуля. Многоволновой лидар включает в себя компактный многоволновой импульсно-периодический лазерный излучатель 8, генерирующий излучение, по меньшей мере, в ближнем ИК-и УФ-диапазонах, зондирующий водную поверхность лучом 9, через окно 10 контейнера 1, прозрачное для лазерного луча 9 и обратного излучения 11, и систему регистрации 12 ОИ. В ее состав, по меньшей мере, входят приемные каналы регистрации ОИ на длинах волн лазерного УФ-излучения, комбинационного рассеяния (КР) воды, на длинах волн в спектральных диапазонах флуоресценции органических веществ, и на длине волны лазерного ИК-излучения. Система регистрации 12 ОИ состоит из многоканального либо гиперспектрального оптического детектора УФ-и видимого диапазонов 12' и одноканального детектора 12'' для регистрации излучения на длине волны лазерного ИК-излучения. Многоволновой лидар также содержит программируемый контроллер 13 с системами сбора, обработки и, предпочтительно беспроводной передачи данных в режиме реального времени на удаленные интерфейсы. В состав комплекса также входит удаленная единая для лидара и погружного модуля автоматизированная система сбора и обработки данных о состоянии поверхностных вод 14. Контейнер 1 и плавающая платформа выполнены сводящими к минимуму фоновую засветку зоны зондирования и приемных каналов системы регистрации 12 ОИ. Для этого плавающая платформа предпочтительно имеет палубу с отверстием для лазерного луча 9 и ОИ 11, а контейнер 1, за исключением окна 10, выполнен светонепроницаемым. У комплекса в антивандальном исполнении, фиг.1, конструкция предпочтительно выполнена из металла, имеются антивандальные элементы, а в контейнере 1 размещен датчик и/или система сигнализации несанкционированного доступа.The complex of environmental monitoring of water bodies contains a waterproof container 1 with a multiwave lidar placed in it, a submersible module 2 with sensors 3 for monitoring the hydrological and physicochemical parameters of water quality, metal pontoons 4 of a compact floating platform of the catamaran type, fastened by a frame 5, on which the container 1 is fixed by means of an articulated support 6, for example, a gimbal suspension, eliminating the influence of wind waves on the position of the container 1 with a multiwave lidar placed in it, with possibly Tew fastening floating platform to the bottom by means of anchors, wherein the submerged portion of the floating platform made permeable for water currents. The complex also contains cable cables 7, 7 'for power supply of the lidar and the immersion module. The multiwave lidar includes a compact multiwave repetitively pulsed laser emitter 8, generating radiation at least in the near infrared and ultraviolet ranges, probing the water surface with the beam 9, through the window 10 of the container 1, transparent to the laser beam 9 and the return radiation 11, and a registration system 12 OI. At least, it includes receiving channels for detecting optical radiation at wavelengths of laser UV radiation, Raman scattering (Raman) of water, at wavelengths in the spectral ranges of fluorescence of organic substances, and at a wavelength of laser infrared radiation. The registration system 12 OI consists of a multi-channel or hyperspectral optical detector of the UV and visible ranges 12 'and a single-channel detector 12' 'for detecting radiation at a wavelength of laser infrared radiation. The multi-wavelength lidar also contains a programmable controller 13 with systems for collecting, processing and, preferably, real-time wireless data transmission to remote interfaces. The complex also includes a remote uniform system for collecting lidar and a submersible module for collecting and processing data on the state of surface waters 14. The container 1 and the floating platform are made to minimize background illumination of the sensing zone and receiving channels of the 12 OI registration system. To this end, the floating platform preferably has a deck with an opening for the laser beam 9 and OI 11, and the container 1, with the exception of the window 10, is made opaque. The complex in anti-vandal performance, figure 1, the structure is preferably made of metal, there are anti-vandal elements, and in the container 1 is a sensor and / or an unauthorized access alarm system.

В варианте реализации устройства система регистрации 12 ОИ выполнена многоканальной (фиг.2a), каждый приемный канал которой представляет собой яркомер 12' (фиг.2b), включающий в себя приемный телескоп 16, определяющий угол зрения приемного канала и состоящий из объектива с полевой диафрагмой и окуляра, и фотоприемник 17 на базе ФЭУ, подключенный к контроллеру 13. При этом каждый яркомер 12' системы регистрации 12 ОИ снабжен интерференционным светофильтром в комплекте с корректирующими цветными светофильтрами 18, определяющими спектральный диапазон приема ОИ. Поперечный размер яркомера, определяемый диаметром объектива, не превышает 50 мм. Яркомеры 12', отличающиеся набором светофильтров предпочтительно размещены вокруг луча 9 лазерного излучателя 8, который, предпочтительно представляет собой компактный импульсно-периодический Nd:YAG лазер, генерирующий зондирующие импульсы излучения на длине волны одной из гармоник высшего порядка: 266 или 354 или 532 нм и на длине волны 1064 нм основной гармоники.In an embodiment of the device, the registration system 12 OI is multi-channel (Fig. 2a), each receiving channel of which is a bright meter 12 '(Fig. 2b), which includes a receiving telescope 16, which determines the viewing angle of the receiving channel and consists of a lens with a field diaphragm and the eyepiece and photodetector 17 based on a photomultiplier connected to the controller 13. Moreover, each bright meter 12 'of the registration system 12 OI is equipped with an interference filter complete with corrective color filters 18 that determine the spectral range receiving OI. The transverse size of the brightness meter, determined by the diameter of the lens, does not exceed 50 mm. Brightness gauges 12 ', characterized by a set of light filters, are preferably located around the beam 9 of the laser emitter 8, which, preferably, is a compact repetitively pulsed Nd: YAG laser that generates probing radiation pulses at a wavelength of one of the highest order harmonics: 266 or 354 or 532 nm and at a wavelength of 1064 nm of the fundamental harmonic.

Комплекс экологического мониторинга водных объектов функционирует следующим образом. До начала работы комплекс, содержащий многоволновой лидар, размещенный в водонепроницаемом контейнере 1, и погружной модуль 2 с датчиками 3 контроля гидрологических и физико-химических параметров качества воды, установленных на компактной плавающей платформе в виде катамарана на металлических понтонах 4, скрепленных рамой 5, на которой контейнер 1 закреплен посредством шарнирной опоры 6, например, карданова подвеса, перемещают в район проведения мониторинга. В варианте функционирования комплекса в стационарном режиме плавающую платформу и погружной модуль крепят ко дну якорями. Комплекс начинает непрерывную работу при подаче через кабель-тросы 7, 7' электропитания от берегового источника энергоснабжения на блоки питания элементов комплекса.The complex of environmental monitoring of water bodies operates as follows. Prior to operation, a complex containing a multi-wave lidar placed in a waterproof container 1 and a submersible module 2 with sensors 3 for monitoring the hydrological and physico-chemical parameters of water quality mounted on a compact floating platform in the form of a catamaran on metal pontoons 4 fastened by frame 5 to which container 1 is secured by a hinged support 6, for example, a gimbal, is moved to the monitoring area. In the variant of the complex functioning in stationary mode, the floating platform and the submersible module are anchored to the bottom. The complex begins continuous operation when power is supplied via cable cables 7, 7 'from the shore source of power supply to the power supply units of the complex.

Входящий в состав многоволнового лидара импульсно-периодический лазерный излучатель 8, генерирующий излучение, по меньшей мере, в ближнем ИК-и УФ-диапазонах, периодически производит оптическое зондирование поверхности воды достаточно мощными импульсами лазерного излучения на двух длинах волн спектра: ближнего ИК-и, предпочтительно УФ-диапазонов. Зондирование производится направленным по вертикали вниз лучом 9 многоволнового лазерного излучателя через прозрачное для лазерного УФ-и ИК-излучения окно 10 контейнера 1. Для внутренних водоемов лазерное УФ-излучение проходит в толщу воды обычно на несколько сантиметров, а ИК-излучение - не более чем на несколько миллиметров. Вошедшее в воду лазерное УФ-излучение вызывает обратное излучение (ОИ) 11 во-первых, на длине волны лазерного УФ-излучения - обратное рассеяние, во-вторых, в стоксовой, более длинноволновой, области спектра. Спектр ОИ в стоксовой области определяется флуоресценцией растворенных, взвешенных органических примесей, пленок в зондируемой толще воды и на поверхности, и комбинационным рассеянием (КР). Спектр КР воды представляет узкую линию, жестко смещенную в стоксову область от длины волны зондирования на 3440 обр.см. Флуоресцентное излучение проявляется в спектральном диапазоне от длины волны зондирующего лазерного УФ-излучения до 700 нм. Зондирующее ИК-излучение вызывает сигнал обратного излучения на длине волны лазерного ИК-излучения, величина которого сильно зависит от наличия на воде пленок нефтепродуктов и масел из-за различия коэффициентов отражения света для нефтепродуктов и воды. Входящая в состав лидара система регистрации 12 ОИ в составе с контроллером - 13 и системами сбора, обработки и передачи данных регистрирует аналоговые сигналы приемных каналов системы регистрации 12, проводит их первичную обработку, отцифровывая данные спектрального сигнала ОИ воды, и в режиме реального времени с помощью системы передачи данных, например в виде модема с антенной, передает их на интерфейс удаленной от плавающей платформы автоматизированной системы 14 сбора и обработки данных о состоянии поверхностных вод, включающей приемный модем, высокоинтеллектуальный контроллером и/или персональный компьютер (ПК). Данные спектра лазерно-индуцированного ОИ воды запоминаются и анализируются с помощью системы 14 сбора и обработки данных. Детализация измеряемого спектрального сигнала определяется количеством приемных каналов системы регистрации 12 ОИ. По меньшей мере, ОИ регистрируется на длинах волн лазерного УФ-излучения, комбинационного рассеяния (КР) воды, на длинах волн в спектральных диапазонах флуоресценции органических веществ, и на длине волны лазерного ИК-излучения. В зависимости от типа системы регистрации 12 ОИ, количество приемных каналов может быть от минимум четырех до нескольких сотен Систему регистрации излучения с большим, в несколько сотен количеством спектральных каналов, обычно называют гиперспектральной. Такая система регистрации ОИ применяется в варианте флуоресцентных лидаров судового и авиационного базирования и может быть использована в предложенном устройстве, как составная часть системы регистрации ОИ. Следует отметить, что одна гиперспектральная система регистрации ОИ может регистрировать излучение УФ и видимого диапазона, а для измерения сигнала ОИ на длине волны лазерного ИК излучения необходим отдельный приемный канал. Поэтому система регистрации 12 ОИ состоит из многоканального или гиперспектрального оптического детектора - УФ и видимого диапазонов 12' и одноканального детектора 12'' излучения на длине волны лазерного ИК излучения. С помощью системы сбора и обработки данных 14 производится нормировка спектра ОИ реперным сигналом, в качестве которого может быть использован сигнал КР воды, зависящий только от прозрачности воды на длине волны УФ-излучения лазера и энергии лазера. Полученный при однократном зондировании нормированный спектр ОИ воды не зависит от дистанции, волнения, угла зондирования и флуктуации мощности лазера. В соответствии с разработанной методикой по измеренным данным рассчитывается концентрация в воде органических веществ, в частности нефтепродуктов, и определяется наличие или отсутствие пленки масел и нефтепродуктов на поверхности воды. Выполнение контейнера, в котором содержится лидарное оборудование водонепроницаемым обеспечивает работоспособность плавучего комплекса мониторинга водных объектов, в частности, за счет использования окна 10, которое с одной стороны- прозрачно для лазерного и обратного излучения, с другой - герметично отделяет внутреннее пространство контейнера с лидаром от проникновения влаги с водной поверхности. Закрепление контейнера 1 на раме 5 плавающей платформы посредством шарнирнирной опоры 6 типа карданова подвеса обеспечивает вертикальное зондирования при небольшой качке катамарана, минимизируя влияние ветровых волнений на условия лидарных измерений. Контейнер, за исключением окна, и плавающая платформа выполнены из светонепроницаемых материалов конструктивно сводящими к минимуму фоновую засветку приемных каналов системы регистрации 12 ОИ и зоны зондирования. Для этого плавающая платформа предпочтительно имеет затеняющую зону зондирования небольшую светонепроницаемую палубу с отверстием для зондирующего луча 9, которая также может использоваться для обслуживания комплекса. Это обеспечивает режим зондирования без фоновых засветок, что существенно увеличивает отношение сигнал/шум, повышает точность измерений и позволяет уменьшить габариты системы регистрации 12 ОИ. Выполнение погруженной в воду части плавающей платформы проницаемой для водных течений, в частности, за счет ее выполнения в виде параллельных течению понтонов 4 катамарана обеспечивает обновление воды в зоне зондирования и, в случае нефтяных разливов, беспрепятственный доступ в зону зондирования пленок нефтепродуктов.The pulsed-periodic laser emitter 8, which is part of the multi-wavelength lidar, which generates radiation at least in the near IR and UV ranges, periodically produces optical sensing of the water surface with sufficiently powerful laser radiation pulses at two wavelengths of the spectrum: near infrared, preferably UV ranges. The sounding is carried out by a vertical downward beam 9 of a multi-wavelength laser emitter through the window 10 of container 1, which is transparent for laser UV and IR radiation. For internal water bodies, laser UV radiation usually passes through the water column a few centimeters, and IR radiation does not exceed by a few millimeters. Laser UV radiation that has entered the water causes back radiation (OI) 11, firstly, at the wavelength of the laser UV radiation, backscattering, and secondly, in the Stokes longer wavelength region of the spectrum. The OI spectrum in the Stokes region is determined by the fluorescence of dissolved, suspended organic impurities, films in the probed water column and on the surface, and Raman scattering. The Raman spectrum of water is a narrow line that is rigidly shifted to the Stokes region from the sounding wavelength by 3440 rpm. Fluorescent radiation appears in the spectral range from the wavelength of the probe laser UV radiation to 700 nm. The probing infrared radiation causes a return radiation signal at a wavelength of the laser infrared radiation, the magnitude of which strongly depends on the presence of films of oil products and oils on water due to the difference in light reflection coefficients for oil products and water. The registration system 12 OI, which is part of the lidar, with the controller - 13 and data acquisition, processing and transmission systems registers the analog signals of the receiving channels of the registration system 12, performs their initial processing, digitizing the data of the spectral signal of the OI water, and in real time using data transmission systems, for example, in the form of a modem with an antenna, transmits them to the interface of an automated system 14 for collecting and processing surface water status data remote from a floating platform, including a receiving th modem, highly intelligent controller and / or a personal computer (PC). The spectrum data of the laser-induced OI water are stored and analyzed using the data acquisition and processing system 14. The detail of the measured spectral signal is determined by the number of receiving channels of the registration system 12 OI. At least OI is recorded at wavelengths of laser UV radiation, Raman scattering (Raman) of water, at wavelengths in the spectral ranges of fluorescence of organic substances, and at a wavelength of laser IR radiation. Depending on the type of 12 OI recording system, the number of receiving channels can be from at least four to several hundred. A radiation recording system with a large, several hundred number of spectral channels is usually called hyperspectral. Such a system for registering OIs is used as a variant of the fluorescent lidars of ship and aviation basing and can be used in the proposed device as an integral part of the system for registering OIs. It should be noted that one hyperspectral system for detecting optical radiation can detect UV and visible radiation, and a separate receiving channel is required to measure the optical radiation signal at a wavelength of laser IR radiation. Therefore, the registration system 12 OI consists of a multi-channel or hyperspectral optical detector - UV and visible ranges 12 'and a single-channel detector 12' 'radiation at a wavelength of laser IR radiation. Using the data acquisition and processing system 14, the OI spectrum is normalized by a reference signal, which can be used as the water Raman signal, which depends only on the transparency of the water at the wavelength of the UV laser radiation and laser energy. The normalized OI spectrum of water obtained with a single probe is independent of the distance, wave, probe angle, and laser power fluctuation. In accordance with the developed methodology, the concentration of organic substances, in particular oil products, in water is calculated from the measured data, and the presence or absence of a film of oils and oil products on the surface of the water is determined. The implementation of the container, which contains the lidar equipment waterproof, ensures the operability of the floating complex for monitoring water objects, in particular, through the use of a window 10, which on the one hand is transparent for laser and back radiation, and on the other, hermetically separates the interior of the container with lidar from penetration moisture from the water surface. The fastening of the container 1 on the frame 5 of the floating platform by means of a hinged support 6 of the cardan suspension type provides vertical sounding with a small roll of the catamaran, minimizing the influence of wind waves on lidar measurement conditions. The container, with the exception of the window, and the floating platform are made of opaque materials that constructively minimize the background illumination of the receiving channels of the 12 OI registration system and the sensing zone. For this, the floating platform preferably has a shading zone for sensing a small opaque deck with an opening for the probe beam 9, which can also be used to service the complex. This provides a sounding mode without background flare, which significantly increases the signal-to-noise ratio, increases the accuracy of measurements and reduces the dimensions of the 12 OI registration system. The implementation of the immersed in the water part of the floating platform permeable to water currents, in particular, due to its implementation in the form of pontoons 4 of the catamaran parallel to the flow, ensures the renewal of water in the sensing zone and, in the case of oil spills, unhindered access to the sensing zone of oil product films.

Одновременно установленными на погружном модуле 2 датчиками 3 производится регистрация гидрологических и физико-химических параметров качества воды, в число которых входят, по меньшей мере, мутность, содержание нефтепродуктов в растворенном и эмульгированном состоянии, и содержание хлорофилла водорослей. Другими измеряемыми параметрами предпочтительно являются: содержание растворенного кислорода, азота аммонийного, нитратов, нитритов, Рн, Eh, глубина, скорость течения, температура, удельная электрическая проводимость, радиоактивность. Электропитание погружного модуля осуществляется посредством кабель-троса 7' от берегового источника энергоснабжения. С помощью контроллера 13', снабженного функцией оповещения о превышении допустимых уровней загрязнений, сигналы датчиков 3 оцифровываются и после первичной обработки, предпочтительно по беспроводной системы связи передаются на единую систему сбора и обработки данных 14 комплекса Система сбора и обработки данных 14 постоянно регистрирует и запоминает данные о характеристиках вод, а также сигнализирует о превышении допустимых уровней загрязнений в местах установки комплекса: на водоемах, водозаборах, очистных станциях, внутренних водных путях, портах и нефтяных терминалах, предоставляя информацию для принятия управленческих решений в соответствии с экологической обстановкой, обоснования исков к нарушителям экологических норм и правил, и т.п.At the same time, sensors 3 installed on the submersible module 2 are used to record the hydrological and physicochemical parameters of water quality, which include at least turbidity, oil content in the dissolved and emulsified state, and algae chlorophyll content. Other measured parameters are preferably: the content of dissolved oxygen, ammonium nitrogen, nitrates, nitrites, pH, Eh, depth, flow rate, temperature, electrical conductivity, radioactivity. The submersible module is powered by a cable cable 7 'from the shore power source. Using the controller 13 ', equipped with a warning function when excess levels of pollution are exceeded, the signals of the sensors 3 are digitized and after the initial processing, preferably they are transmitted via a wireless communication system to a single data collection and processing system 14 of the complex. The data collection and processing system 14 constantly records and stores data water characteristics, and also signals the excess of permissible pollution levels in the installation sites of the complex: in water bodies, water intakes, treatment plants, inland water ports, oil terminals, providing information for making managerial decisions in accordance with the environmental situation, substantiation of claims against violators of environmental norms and rules, etc.

В ледовый период функционирует только погружной модуль комплекса, заглубленный под уровень льда, а плавающий модуль комплекса до наступления безледного периода в данной точке мониторинга не функционирует.During the ice period, only the submersible module of the complex, buried under the ice level, functions, and the floating module of the complex does not function at this monitoring point until the iceless period.

В режиме проведения площадных измерений на водохранилищах погружной модуль 2 закрепляется на понтонах 4, и комплекс транспортируется за судном на плавающей платформе.In the mode of conducting areal measurements at reservoirs, the submersible module 2 is fixed on the pontoons 4, and the complex is transported behind the vessel on a floating platform.

В варианте выполнения комплекса зондирование производится излучением компактного импульсно-периодического Nd:YAG лазера, генерирующего импульсы излучения на длине волны одной из гармоник высшего порядка: 266 или 354 или 532 нм и на длине волны 1064 нм основной гармоники. Это позволяет использовать в качестве многоволнового импульсно-периодического лазерного излучателя доступный и надежный малогабаритный серийно производимый твердотельный лазер. При выполнения системы регистрации 12 ОИ в виде многоканального спектро-яркомера (фиг.2) регистрация спектра ОИ осуществляется оптимально малым количеством приемных каналов, компактно расположенных вокруг оси лазера (фиг.2a). Регистрация спектра лазерно-индуцированного обратного излучения осуществляется системой регистрации 12 ОИ с 8-9-ю приемными каналами на следующих длинах волн. 1-й канал - основная гармоника лазера λmax=1.06 мкм используется для обнаружения антропогенных пленок по изменению коэффициента отражения поверхности, при наличии пленок. 2-й канал измеряет сигнал обратного рассеяния УФ-излучения на длине волны 3 гармоники λmax=354 нм или на длине волны 4 гармоники λmax=266 нм. Используется для измерения мутности/концентрации взвеси, может примеряться как нормирующий канал, при отсутствии ярко выраженного сигнала КР. Выбор основной зондирующей длины волны, который определяет спектр флуоресценции, зависит от типа вод и спектров антропогенных загрязнений, характерных для изучаемого региона. 3-й канал измеряет сигнал КР на длине волны зависящей от выбранной основной длины волны зондирования (354 нм, 266 нм, 530 нм). 4, 5, 6, 7, 8-й каналы служат для измерения интенсивности флуоресценции в заранее выбранных интервалах спектра, включая полосу пигментов фитопланктона. На основании имеющегося опыта, спектры лазерно-индуцированной флуоресценции «чистых» внутренних вод мало отличаются по форме и интенсивности. Поэтому для их анализа и обнаружения антропогенных загрязнений достаточно указанного количества приемных каналов: 4-х-5ти. Следует отметить, что для яркомера, измеряющего отраженный сигнал на длине волны самой мощной гармоники 1,06 мкм диаметр приемного объектива может быть меньше остальных, способствуя компактности спектро-яркомера.In an embodiment of the complex, sounding is performed by radiation from a compact repetitively pulsed Nd: YAG laser that generates radiation pulses at a wavelength of one of the highest order harmonics: 266 or 354 or 532 nm and at a wavelength of 1064 nm of the fundamental harmonic. This makes it possible to use an affordable and reliable small-sized commercially available solid-state laser as a multiwave repetitively pulsed laser emitter. When the registration system 12 OI in the form of a multi-channel spectro-bright meter (Fig.2), the spectrum of the OI is recorded by an optimally small number of receiving channels compactly located around the axis of the laser (Fig.2a). Registration of the spectrum of laser-induced backward radiation is carried out by a registration system of 12 radiation sources with 8–9 receiving channels at the following wavelengths. Channel 1 - the main harmonic of the laser λ max = 1.06 μm is used to detect anthropogenic films by changing the surface reflection coefficient, in the presence of films. The 2nd channel measures the backscattering signal of UV radiation at a wavelength of 3 harmonics λ max = 354 nm or at a wavelength of 4 harmonics λ max = 266 nm. Used to measure the turbidity / concentration of the suspension, can be used as a normalizing channel, in the absence of a pronounced Raman signal. The choice of the main probe wavelength, which determines the fluorescence spectrum, depends on the type of water and the spectra of anthropogenic pollution, typical for the studied region. Channel 3 measures the Raman signal at a wavelength that depends on the selected fundamental sounding wavelength (354 nm, 266 nm, 530 nm). The 4th, 5th, 6th, 7th, 8th channels serve to measure the fluorescence intensity in preselected spectral ranges, including the band of phytoplankton pigments. Based on our experience, the spectra of laser-induced fluorescence of “pure” inland waters differ little in shape and intensity. Therefore, for their analysis and detection of anthropogenic pollution, the indicated number of receiving channels is sufficient: 4-x-5ti. It should be noted that for a bright meter measuring the reflected signal at a wavelength of the most powerful harmonic of 1.06 μm, the diameter of the receiving lens can be smaller than the others, contributing to the compactness of the spectro-bright meter.

Расположение системы регистрации ОИ на расстоянии от водной поверхности, предпочтительно не превышающем 1,5 метра, обеспечивает малые габариты лидара и при малой мощности излучателя высокую чувствительность лидара к изменению характеристик водной среды, поскольку лазерный излучатель и система регистрации ОИ расположены предельно близко к зондируемой водной поверхности.The location of the registration system OI at a distance from the water surface, preferably not exceeding 1.5 meters, provides small dimensions of the lidar and at low emitter power, the lidar is highly sensitive to changes in the characteristics of the aqueous medium, since the laser emitter and the registration system OI are located extremely close to the probed water surface .

Оснащение комплекса мини энергоустановкой, предпочтительно солнечно-аккумуляторной и/или ветровой, обусловливает возможность его автономного использования на больших, десятки километров, удаленностях от берега.Equipping the complex with a mini power plant, preferably solar-battery and / or wind, makes it possible to use it autonomously at large, tens of kilometers, distances from the coast.

Таким образом, выполнение комплекса экологического мониторинга водных объектов в заявленном виде позволяет автоматически получать и обрабатывать широкий набор данных о качестве поверхностных вод по физическим, химическим, физико-химическим и гидрологическим показателям качестве вод для последующей оценки и прогноза изменения их состояния, с высокой надежностью распознавать и идентифицировать, в том числе неконтактными методами, различные загрязнения и оповещать персонал контролируемых водных объектов для принятия ими оперативных решений.Thus, the implementation of the complex of environmental monitoring of water bodies in the declared form allows you to automatically receive and process a wide range of data on the quality of surface waters by physical, chemical, physicochemical and hydrological indicators of water quality for subsequent assessment and forecast of changes in their status, with high reliability to recognize and identify, including non-contact methods, various contaminants and notify personnel of controlled water bodies for their acceptance of operational decisions.

Claims (6)

1. Комплекс экологического мониторинга водных объектов, характеризующийся тем, что он содержит многоволновой лидар, включающий в себя зондирующий водную поверхность компактный многоволновой импульсно-периодический лазерный излучатель, генерирующий излучение, по меньшей мере, в ближнем ИК- и УФ-диапазонах, систему регистрации обратного излучения (ОИ), в которую, по меньшей мере, входят приемные каналы регистрации ОИ на длинах волн лазерного УФ-излучения, комбинационного рассеяния воды, на длинах волн в спектральных диапазонах флуоресценции органических веществ и на длине волны лазерного ИК-излучения, а также программируемый контроллер с системами сбора, обработки и предпочтительно беспроводной передачи данных в режиме реального времени на удаленные интерфейсы, при этом многоволновой лидар размещен в водонепроницаемом контейнере, который предпочтительно снабжен окном, прозрачным для лазерного и обратного излучения, и установлен на компактной плавающей платформе в виде катамарана на металлических понтонах, скрепленных рамой, на которой контейнер закреплен посредством шарнирной опоры, например, карданова подвеса, устраняющей влияние ветрового волнения на положение контейнера с размещенным в нем многоволновым лидаром, с возможностью крепления плавающей платформы ко дну с помощью якорей, причем контейнер и плавающая платформа выполнены сводящими к минимуму фоновую засветку приемных каналов и зоны зондирования, а погруженная в воду часть плавающей платформы выполнена проницаемой для водных течений, кроме этого, комплекс содержит автономный погружной модуль с датчиками контроля гидрологических и физико-химических параметров качества воды, с возможностью крепления погружного модуля ко дну, в состав комплекса также входит удаленная единая для лидара и погружного модуля автоматизированная система сбора и обработки данных о состоянии поверхностных вод.1. A complex of environmental monitoring of water bodies, characterized in that it contains a multiwave lidar, including a compact multiwave pulse-periodic laser probe probing the water surface, generating radiation at least in the near IR and UV ranges, a reverse registration system radiation (OI), which, at least, includes receiving channels for recording OI at wavelengths of laser UV radiation, Raman scattering of water, at wavelengths in the spectral ranges of fluorescence organic substances and at a wavelength of laser infrared radiation, as well as a programmable controller with systems for collecting, processing and preferably wireless real-time data transmission to remote interfaces, while the multi-wavelength lidar is placed in a waterproof container, which is preferably equipped with a window transparent to laser and reverse radiation, and is mounted on a compact floating platform in the form of a catamaran on metal pontoons fastened by a frame on which the container is fixed by m of a hinged support, for example, a gimbal, which eliminates the influence of wind waves on the position of the container with the multi-wave lidar placed in it, with the possibility of fastening the floating platform to the bottom using anchors, the container and the floating platform being made to minimize the background illumination of the receiving channels and sounding zones and the part of the floating platform immersed in water is permeable to water currents; in addition, the complex contains an autonomous immersion module with sensors for monitoring hydrological and zico-chemical parameters of water quality, with the possibility of fixing the submersible module to the bottom, the complex also includes a remote integrated system for collecting and processing data on the status of surface waters for the lidar and the submersible module. 2. Комплекс экологического мониторинга по п.1, отличающийся тем, что многоволновой импульсно-периодический лазерный излучатель представляет собой компактный импульсно-периодический Nd:YAG лазер, генерирующий зондирующие импульсы излучения на длине волны одной из гармоник высшего порядка: 266 или 354 или 532 нм и на длине волны 1064 нм основной гармоники, а система регистрации ОИ выполнена в виде многоканального спектрояркомера, каждый приемный канал которого представляет собой яркомер, включающий в себя приемный телескоп, определяющий угол зрения приемного канала, и фотоприемник на базе ФЭУ, подключенный к контроллеру, кроме этого, оснащенный интерференционным светофильтром с корректирующими цветными светофильтрами, определяющими спектральный диапазон приема ОИ, причем яркомеры предпочтительно размещены вокруг оси лазерного излучателя.2. The environmental monitoring complex according to claim 1, characterized in that the multiwave repetitively pulsed laser emitter is a compact repetitively pulsed Nd: YAG laser that generates probing radiation pulses at a wavelength of one of the higher order harmonics: 266 or 354 or 532 nm and at a wavelength of 1064 nm of the main harmonic, and the registration system of the optical radiation is made in the form of a multi-channel spectrometer, each receiving channel of which is a bright meter, which includes a receiving telescope that determines the angle of view I reception channel, and a photodetector based on a photomultiplier coupled to the controller, in addition, an interference color filter equipped with correcting the color filters and the spectral reception range of OI, and the luminance meter are preferably arranged around the axis of the laser emitter. 3. Комплекс экологического мониторинга по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что система регистрации ОИ расположена на расстоянии от водной поверхности, предпочтительно не превышающем 1,5 м.3. The environmental monitoring complex according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the registration system of the OI is located at a distance from the water surface, preferably not exceeding 1.5 m. 4. Комплекс экологического мониторинга по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что плавающая платформа и погружной модуль связаны с удаленным источником энергопитания при помощи двух стандартных кабелей-тросов, внутри которых расположены герметизированные провода, по меньшей мере, для электропитания лидара и погружного модуля.4. The environmental monitoring complex according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the floating platform and the submersible module are connected to the remote power source using two standard cable cables, inside of which are sealed wires, at least for powering the lidar and submersible module. 5. Комплекс экологического мониторинга по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он предпочтительно выполнен в антивандальном исполнении.5. The environmental monitoring complex according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it is preferably made in vandal-proof design. 6. Комплекс экологического мониторинга по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он оснащен миниэнергоустановкой, предпочтительно солнечно-аккумуляторной и/или ветровой. 6. The environmental monitoring complex according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with a mini-power plant, preferably a solar-battery and / or wind.
RU2012110488/28A 2012-03-20 2012-03-20 Complex of environmental monitoring of water facilities RU2499248C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110488/28A RU2499248C1 (en) 2012-03-20 2012-03-20 Complex of environmental monitoring of water facilities

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110488/28A RU2499248C1 (en) 2012-03-20 2012-03-20 Complex of environmental monitoring of water facilities

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012110488A RU2012110488A (en) 2013-09-27
RU2499248C1 true RU2499248C1 (en) 2013-11-20

Family

ID=49253590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012110488/28A RU2499248C1 (en) 2012-03-20 2012-03-20 Complex of environmental monitoring of water facilities

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499248C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605779C1 (en) * 2015-08-26 2016-12-27 Ольга Петровна Авандеева System for early detection of leakage of underwater pipeline
RU2605684C1 (en) * 2015-12-30 2016-12-27 Ольга Петровна Авандеева System and method for detecting leak of underwater pipeline
RU2650798C1 (en) * 2017-02-02 2018-04-17 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" Safety system in open water area
CN108535437A (en) * 2018-04-20 2018-09-14 福州安辛达环保科技有限公司 A kind of environmental monitoring installation
RU195000U1 (en) * 2019-07-30 2020-01-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) OFFLINE METER OF HYDROLOGICAL AND HYDROCHEMICAL CHARACTERISTICS OF WATER OBJECTS GSA-1
RU2778289C1 (en) * 2021-08-12 2022-08-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for searching for the source of discharge of pollutants during monitoring of water bodies

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110220542A (en) * 2018-03-02 2019-09-10 光力科技股份有限公司 A kind of wireless network sensor and ground through communication system with fixing piece
CN113740302B (en) * 2020-05-28 2024-06-18 中国石油化工股份有限公司 Oil spill monitoring device and monitoring method
CN113465661B (en) * 2021-05-25 2023-04-14 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 Full-automatic remote reservoir water regime monitoring and early warning device and use method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2154848C1 (en) * 1999-04-21 2000-08-20 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное предприятие "Полет" Automatic station of identification of pollution of water objects
RU66539U1 (en) * 2006-05-16 2007-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" COMPLEX OF LASER REMOTE DIAGNOSTICS OF SURFACE WATER POLLUTIONS BY OIL PRODUCTS

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2154848C1 (en) * 1999-04-21 2000-08-20 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное предприятие "Полет" Automatic station of identification of pollution of water objects
RU66539U1 (en) * 2006-05-16 2007-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" COMPLEX OF LASER REMOTE DIAGNOSTICS OF SURFACE WATER POLLUTIONS BY OIL PRODUCTS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Баренбойм Г.М. и др. Некоторые научно-технологические проблемы проектирования, создания и функционирования систем мониторинга водных объектов / Вода: химия и экология, 2008, №2, с.6. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605779C1 (en) * 2015-08-26 2016-12-27 Ольга Петровна Авандеева System for early detection of leakage of underwater pipeline
RU2605684C1 (en) * 2015-12-30 2016-12-27 Ольга Петровна Авандеева System and method for detecting leak of underwater pipeline
RU2650798C1 (en) * 2017-02-02 2018-04-17 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" Safety system in open water area
CN108535437A (en) * 2018-04-20 2018-09-14 福州安辛达环保科技有限公司 A kind of environmental monitoring installation
CN108535437B (en) * 2018-04-20 2019-04-19 南京国环科技股份有限公司 A kind of environmental monitoring installation
RU195000U1 (en) * 2019-07-30 2020-01-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) OFFLINE METER OF HYDROLOGICAL AND HYDROCHEMICAL CHARACTERISTICS OF WATER OBJECTS GSA-1
RU2778289C1 (en) * 2021-08-12 2022-08-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for searching for the source of discharge of pollutants during monitoring of water bodies
RU2817043C1 (en) * 2022-11-23 2024-04-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Method and device for measuring distribution of spectral solar illumination in photic layer of water bodies

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012110488A (en) 2013-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2499248C1 (en) Complex of environmental monitoring of water facilities
Cullen et al. Optical detection and assessment of algal blooms
Clark et al. Validation of atmospheric correction over the oceans
US7728291B2 (en) Detection of heavy oil using fluorescence polarization
US5461236A (en) Oil spill detection system
US7690247B1 (en) Autonomous biobuoy for detecting a characteristic of a marine biosphere and method of assembling the biobuoy
EP3074752B1 (en) Device for remote oil detection
Díaz-Herrera et al. In situ salinity measurements in seawater with a fibre-optic probe
Mueller Overview of measurement and data analysis protocols
RU2522821C1 (en) Pollution monitoring and detection system for offshore oil and gas fields
Hou et al. Oil-spill detection sensor using ultraviolet-induced fluorescence for routine surveillance in coastal environments
US9772288B1 (en) Autonomous biobuoy systems and methods
RU2521246C1 (en) Submersible complex of environmental monitoring of water bodies
Corredor Coastal Ocean Observing
RU2720050C1 (en) Method of detecting contaminants of coastal waters and a coastal strip with oil or oil products using an unmanned aerial vehicle
Maltese et al. Coastal zone water quality: Calibration of a water-turbidity equation for MODIS data
Cunningham et al. Brewster-angle measurements of sea-surface reflectance using a high resolution spectroradiometer
CN110208246A (en) A kind of portable laser Raman fluorometer system and water environment pollution monitoring device for water environment pollution monitoring
Krause et al. Development of a shipboard lidar: technical layout and first results
Harsdorf et al. Design of an ROV-based lidar for seafloor monitoring
Rüssmeier et al. A novel method of measuring upwelling radiance in the hydrographic sub-hull
Mowlem et al. Oceanographic and aquatic: Applications of optic sensing technologies
Reuter et al. Hydrographic laser fluorosensing: Status and perspectives
Pinkerton et al. Retrieval of near-surface bio-optical properties of the Arabian Sea from remotely sensed ocean colour data
RU177930U1 (en) AUTONOMOUS FLUORIMETRIC COMPLEX FOR DETERMINING THE CONTENT OF PHYTOPLANKTON CHLOROPHYLL AND GENERAL WEIGHTED SUBSTANCE IN AQUEOUS ENVIRONMENT

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180321