RU2536789C1 - Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации - Google Patents
Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536789C1 RU2536789C1 RU2013137519/28A RU2013137519A RU2536789C1 RU 2536789 C1 RU2536789 C1 RU 2536789C1 RU 2013137519/28 A RU2013137519/28 A RU 2013137519/28A RU 2013137519 A RU2013137519 A RU 2013137519A RU 2536789 C1 RU2536789 C1 RU 2536789C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensors
- pollution
- group
- atmospheric air
- mining
- Prior art date
Links
Landscapes
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к экологическим системам сбора и обработки информации и может быть использовано для прогнозирования распространения загрязнения атмосферного воздуха на территории горнопромышленной агломерации. Сущность: система содержит первую (1) и вторую (5) группы быстродействующих датчиков экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, метеостанцию, мобильную телефонную станцию, центральный диспетчерский пункт (4). Причем датчики первой (1) группы для измерения фоновых концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха устанавливают на стационарных постах. Датчики второй (5) группы для измерения концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха устанавливают на беспилотных летательных аппаратах (БЛА), совершающих облеты территории горнопромышленной агломерации по заданной программе (6). В случае обнаружения превышения нормативных значений загрязнений датчиками первой (1) группы в места превышения уровня загрязнения направляют БЛА с датчиками второй (5) группы для более детального изучения появившегося загрязнения и прогнозирования траектории его распространения в зависимости от метеопараметров. Технический результат: повышение эффективности прогнозирования возникновения и развития аварийной ситуации. 1 ил.
Description
Изобретение относится к экологическим системам сбора и обработки информации и может быть использовано для прогнозирования распространения загрязнения атмосферного воздуха на территории горнопромышленной промагломерации.
Известен способ экологического мониторинга химически опасных объектов (патент RU №2385473, опубл. 27.03.2010), с помощью которого определяют концентрации опасных веществ в рабочей зоне объекта, санитарно-защитной зоне, зоне защитных мероприятий и опасной зоне окружающей среды. Сравнивают полученные результаты с предельно допустимыми значениями концентраций. При превышении полученных результатов предельно допустимых концентраций прогнозируют зону заражения и поражающего действия, учитывая метеоусловия и объем выброса опасных веществ. При угрожающем прогнозируемом развитии аварии или возникновении аварийной ситуации адаптивно подключают передвижные лаборатории анализа, лазерные лидары, постоянные посты контроля для принятия решения о чрезвычайной ситуации. Причем постоянные посты контроля устанавливают «треугольником» и оперативно определяют координаты возможного выброса опасных веществ путем взаимной корреляции параметров (регистрация зараженного облака и ударной волны взрыва) исходя из времени прихода сигналов на посты контроля. Достоверность возможного выброса опасных веществ подтверждают регистрацией аварийных измерительных сигналов всеми тремя постами. С подветренной стороны относительно центра «треугольника», образованного постоянными постами контроля, дополнительно устанавливают подфакельный пост, который перемещается на основании данных, поступающих с метеорологических датчиков, по внутреннему (внешнему) условному контуру «треугольника». Недостатком данного изобретения является необходимость использования стационарных постов и невозможность достоверного определения основного источника загрязнения.
Известна автоматизированная система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона (патент RU №2324957, опубл. 20.09.2008), содержащая стационарные и мобильные контрольные посты, центральный контрольный пункт. Каждый стационарный и мобильный пост включает блок предварительной обработки информации, блок шифрования, блок помехоустойчивого кодирования, приемопередатчик, блок управления, канал прямой и обратной связи. Каждый мобильный пост дополнительно содержит блок определения местоположения. Каждый приемопередатчик содержит задающий генератор, фазовый манипулятор, первый и второй смесители, усилитель первой и второй промежуточной частоты, первый и второй усилители мощности, дуплексер, первый и второй гетеродины, блок помехоустойчивого кодирования, полосовой фильтр, перемножитель, усилитель второй промежуточной частоты, первый, второй и третий фазовые детекторы, первый и второй блоки вычитания, фазовращатели. Недостатком данного изобретения является необходимость использования большого количества мобильных и стационарных постов, что удорожает систему и снижает ее мобильность.
Известна система экологического мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы промышленного региона (патент RU №2466434, опубл. 10.11.2012), которая содержит датчики замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения и метеостанцию, соединенные с центром моделирования, который соединен с центром обработки и сравнения данных. Быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы и система GPS по средствам мобильной телефонной системы соединены с центром обработки и сравнения данных, первые группы датчиков экологического контроля состояния среды соединены с центром обработки и сравнения данных, вторые группы датчиков экологического контроля состояния среды по средствам радиосвязи соединены с городской телефонной сетью. Выход центрального диспетчерского пункта соединен с датчиком времени, который соединен с блоком моделирования метеопараметров и с входом временно-параметрических датчиков концентраций загрязняющих веществ от источников загрязнения, которые соединены с центром моделирования. Блок моделирования метеопараметров соединен с центром моделирования, который соединен с центральным диспетчерским пунктом и с центром прогноза загрязнений, выход которого соединен с входом центрального диспетчерского пункта. Недостатком данного изобретения является необходимость использования большого количества мобильных и стационарных постов, что удорожает систему и снижает ее мобильность.
Известна система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона (патент RU №2380729, опубл. 27.01.2010), принятая за прототип, которая содержит первую и вторую группы датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, центральный диспетчерский пункт. Дополнительно в систему введены быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, система GPS, мобильная телефонная система, установленные на электротранспортных единицах, а также метеостанция, группа датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения, центр обработки и сравнения данных. Недостатком данного изобретения является необходимость использования большого количества мобильных и стационарных постов, что ухудшает маневренность системы.
Техническим результатом является повышение эффективности получения объективной информации об экологической обстановке в горнопромышленной промагломерации и обеспечение прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха промышленного региона.
Технический результат достигается тем, что датчики первой группы установлены на стационарных постах для измерения фоновых концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха, а в качестве датчиков второй группы используются средства измерения концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха, установленные на беспилотные летательные аппараты, совершающие облеты территории горнопромышленной агломерации по адаптивной программе, обеспечивающие эффективное прогнозирование возникновения и развития аварийной ситуации в случае обнаружения превышения нормативных значений загрязнений датчиками первой группы.
При использовании беспилотных летательных аппаратов (БЛА) для мониторинга атмосферного воздуха можно минимизировать объемы наземных обследований.
При проведении наземных исследований возможны два варианта:
- отбор проб в определенных точках их транспортировка и анализ в лабораторных условиях;
- отбор проб и анализ непосредственно на месте отбора.
Первый вариант, то есть использование стационарных аналитических лабораторий, является неоперативным. Периодичность обследования регламентируется транспортной доступностью лаборатории из района обследования. Таким образом, время от отбора пробы до получения результата продолжительно, а оперативное включение данных в динамически изменяющуюся картину состояния окружающей среды представляется сомнительным.
Лабораторная сеть наблюдения лишает возможности постоянно и достоверно предоставлять информацию о качестве атмосферного воздуха на рассматриваемой территории, что не позволяет осуществлять оперативную деятельность по управлению техногенной нагрузкой и предотвращению аварийных ситуаций.
В данном случае инструментальные методы, то есть отбор проб и анализ воздуха на месте имеют несравненные преимущества, но часто места контроля являются труднодоступными, что выводит использование БЛА при проведении мониторинга атмосферного воздуха на лидирующие позиции.
На Фиг.1 изображена система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной агломерации.
Согласно чертежу представлена структурная схема предлагаемой системы экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации, которая содержит датчики (первая группа) 1 замеров концентраций загрязняющих веществ, пыли, уровня радиоактивности и т.п. непосредственно на наземном уровне, датчики установлены на стационарных постах фонового мониторинга, подключенных посредством радиосвязи 2 и аппаратуры городской (региональной) телефонной сети 3 к центру обработки и сравнения данных на центральном диспетчерском пункте 4, а датчики второй группы 5 устанавливаются на борту БЛА, совершающих облет над территорией по заданной программе 6, соединенные с центральным постом наблюдения 4 через радиоканал 2.
Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации работает следующим образом.
Полученные значения с датчиков фоновых концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха первой группы в центральном диспетчерском пульте сравниваются со значениями ПДК и ПДУ, что позволяет составить представление об общем уровне загрязнения горнопромышленной промагломерации в реальный момент времени.
С помощью специального программно-технического комплекса строятся карты полей концентрации загрязняющих веществ. В места превышения уровня загрязнения нормативных значений направляются БЛА с установленными специальными средствами измерения фоновых концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха для более детального изучения причинно-следственной связи появившегося загрязнения и траектории распространения загрязнений в зависимости от метеопараметров.
Установка в диспетчерском пункте соответствующего программно-технического комплекса позволяет сформировать карту пространственного и временного распределения загрязнений атмосферы в соответствии с полученными от групп датчиков, установленных непосредственно на БЛА.
Центральный диспетчерский пункт собирает информацию об экологическом состоянии горнопромышленной промагломерации, регистрирует ее и представляет с помощью технических средств как в автоматическом, так и в диалоговом режимах, а также передает информацию об экологическом состоянии горнопромышленной промагломерации в вышестоящие и смежные системы экологического мониторинга.
Конструкция датчиков первой и второй группы предложенной системы экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации основана на использовании известных элементов и технических трудностей для реализации не представляет.
Мониторинг с использованием БЛА определяется как многопараметрический при использовании как дистанционных, так и контактных методов исследования. Антропогенное воздействие на окружающую среду, проявляемое, в частности, как изменение локальных форм рельефа, создание областей со специфическим микроклиматом, генерации вторичных ореолов рассеяния геохимических элементов, модификации состава почв и, как следствие, видового состава растительности, все это учитывается при проведении данного метода анализа. Смена датчиков контроля позволяет повысить чувствительность метода при решении узкого круга экологических и геологических задач. Таким образом, совмещение интегральной и многопараметрической оценок в способе мониторинга с помощью БЛА имеет строгое физическое обоснование.
С учетом проведенного анализа и в целом потребностей горнопромышленной промагломерации был определен перечень загрязняющих веществ и требуемого оборудования, установленного на БЛА.
Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации с использованием малогабаритного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа (мБЛА-ВТ) или малогабаритного беспилотного летательного аппаратам самолетного типа (мБЛА-С) выполняет следующие функции:
- проведение дистанционного воздушного мониторинга, видеосъемки и аэрофотосъемки местности и объектов с высот от 50 до 1000 м;
- проведение тепловизионного мониторинга;
- проведение измерений радиационного загрязнения атмосферы;
- обнаружение утечек метана;
- количественное определение концентрации кислорода, оксида углерода, диоксида углерода, оксида азота, диоксида азота, диоксида серы, сероводорода, а также измерение температуры и давления/разрежения в зоне отбора пробы;
- количественное определение запыленности атмосферы в заданной точке.
Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации сохраняет свою работоспособность в условиях воздействия следующих внешних факторов: при освещенности на объекте мониторинга от 4 лк, скорости ветра не более 10 м/с, температуры окружающей среды от минус 20°C до плюс 35°C, атмосферных осадков в виде дождя и снега с интенсивностью до 2 мм/ч, атмосферном давлении от 600 мм рт.ст.
Благодаря установке быстродействующих датчиков экологического контроля состояния атмосферы, системы GPS, метеостанции и мобильной телефонной системы, а также применение БЛА с установленными специальными средствами измерения загрязнения атмосферного воздуха расширяются функциональные возможности системы наблюдения за изменением состояния атмосферы региона в любой точке горнопромышленной промагломерации в большом интервале высот от источника загрязнения.
Дополнительная возможность поступления информации в Интернет позволяет следить за изменением состояния атмосферы из любой точки региона, а также контролироваться подразделениями Гидрометеоцентра, Комитета по охране природы, Центра по санэпиднадзору с направляющей и координирующей ролью администрации города.
Таким образом, предлагаемая система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации позволяет минимизировать количество наземных станций наблюдения и лабораторных исследований, проводить сбор информации различными типами датчиков, использовать БЛА, осуществлять сравнительный анализ полученных данных, а также решать задачи по определению вклада отдельных предприятий в загрязнение атмосферного воздуха в настоящий момент времени на различных горизонтальных уровнях.
Claims (1)
- Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации, содержащая первую и вторую группы быстродействующих датчиков экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, метеостанцию, мобильную телефонную станцию, центральный диспетчерский пункт, отличающаяся тем, что датчики первой группы установлены на стационарных постах для измерения фоновых концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха, а в качестве датчиков второй группы используются средства измерения концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха, установленные на беспилотные летательные аппараты, совершающие облеты территории горнопромышленной агломерации по адаптивной программе, обеспечивающие эффективное прогнозирование возникновения и развития аварийной ситуации в случае обнаружения превышения нормативных значений загрязнений датчиками первой группы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013137519/28A RU2536789C1 (ru) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013137519/28A RU2536789C1 (ru) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2536789C1 true RU2536789C1 (ru) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013137519/28A RU2536789C1 (ru) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2536789C1 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160290977A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | International Business Machines Corporation | System and method for air-pollutant source-localization using parked motor vehicles |
| CN107422747A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-01 | 上海交通大学 | 用于大气环境在线监测及大气受控采样的无人机系统 |
| RU2644623C2 (ru) * | 2016-02-17 | 2018-02-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Автономная система мониторинга атмосферного воздуха санитарно-защитных зон промышленных объектов |
| RU2645249C1 (ru) * | 2016-08-17 | 2018-02-19 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Способ мониторинга окружающей среды и беспилотный аппарат для использования в данном способе |
| CN107762558A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-03-06 | 河南理工大学 | 矿井瓦斯爆炸灾情智能探测系统及探测方法 |
| CN111521479A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-08-11 | 成祖荣 | 一种基于多雨雪天气的工业区空气监测方法 |
| CN112034108A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-04 | 上海市环境科学研究院 | 区域污染情况的分析装置、方法及计算机可读存储介质 |
| CN113811765A (zh) * | 2019-07-26 | 2021-12-17 | 科伦塔有限公司 | 用于监测区域的质量和确定区域的污染的方法和装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2270992C2 (ru) * | 2003-07-07 | 2006-02-27 | Физико-технический институт Уральского Отделения Российской Академии Наук | Способ экологического мониторинга химически опасных объектов |
| RU2343438C1 (ru) * | 2007-06-08 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Камов" | Автоматический беспилотный комплекс диагностики протяженных объектов, оснащенных собственной информационной системой |
| RU2380729C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2010-01-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет | Система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона |
| RU2471209C1 (ru) * | 2011-07-29 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Способ мониторинга атмосферного воздуха |
-
2013
- 2013-08-09 RU RU2013137519/28A patent/RU2536789C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2270992C2 (ru) * | 2003-07-07 | 2006-02-27 | Физико-технический институт Уральского Отделения Российской Академии Наук | Способ экологического мониторинга химически опасных объектов |
| RU2343438C1 (ru) * | 2007-06-08 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Камов" | Автоматический беспилотный комплекс диагностики протяженных объектов, оснащенных собственной информационной системой |
| RU2380729C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2010-01-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет | Система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона |
| RU2471209C1 (ru) * | 2011-07-29 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Способ мониторинга атмосферного воздуха |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160290977A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | International Business Machines Corporation | System and method for air-pollutant source-localization using parked motor vehicles |
| US9719972B2 (en) * | 2015-03-31 | 2017-08-01 | International Business Machines Corporation | System and method for air-pollutant source-localization using parked motor vehicles |
| RU2644623C2 (ru) * | 2016-02-17 | 2018-02-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Автономная система мониторинга атмосферного воздуха санитарно-защитных зон промышленных объектов |
| RU2645249C1 (ru) * | 2016-08-17 | 2018-02-19 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Способ мониторинга окружающей среды и беспилотный аппарат для использования в данном способе |
| CN107422747A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-01 | 上海交通大学 | 用于大气环境在线监测及大气受控采样的无人机系统 |
| CN107422747B (zh) * | 2017-08-14 | 2023-06-20 | 上海交通大学 | 用于大气环境在线监测及大气受控采样的无人机系统 |
| CN107762558A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-03-06 | 河南理工大学 | 矿井瓦斯爆炸灾情智能探测系统及探测方法 |
| CN113811765A (zh) * | 2019-07-26 | 2021-12-17 | 科伦塔有限公司 | 用于监测区域的质量和确定区域的污染的方法和装置 |
| CN111521479A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-08-11 | 成祖荣 | 一种基于多雨雪天气的工业区空气监测方法 |
| CN111521479B (zh) * | 2020-06-09 | 2023-01-20 | 深圳市利诚检测技术有限公司 | 一种基于多雨雪天气的工业区空气监测方法 |
| CN112034108A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-04 | 上海市环境科学研究院 | 区域污染情况的分析装置、方法及计算机可读存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2536789C1 (ru) | Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации | |
| Lambey et al. | A review on air quality measurement using an unmanned aerial vehicle | |
| KR102035693B1 (ko) | 대기 오염 관리 방법 및 이를 위한 시스템 | |
| US20110109464A1 (en) | Sensing network and method | |
| Bartholmai et al. | Micro-drone for gas measurement in hazardous scenarios via remote sensing | |
| Diaz et al. | Utilization of in situ airborne MS-based instrumentation for the study of gaseous emissions at active volcanoes | |
| RU2471209C1 (ru) | Способ мониторинга атмосферного воздуха | |
| CN113811765A (zh) | 用于监测区域的质量和确定区域的污染的方法和装置 | |
| CN116048129B (zh) | 污染物排放的监测方法、装置、电子设备和存储介质 | |
| Wang et al. | Using unmanned aerial vehicle to investigate the vertical distribution of fine particulate matter | |
| CN111751846B (zh) | 一种无人机载的卫星导航干扰信号检测方法 | |
| Dubey et al. | Evaluation of vertical and horizontal distribution of particulate matter near an urban roadway using an unmanned aerial vehicle | |
| Motlagh et al. | Toward blue skies: City-scale air pollution monitoring using UAVs | |
| Yao et al. | Application of UAV in monitoring chemical pollutant gases | |
| RU2727315C1 (ru) | Способ определения усредненных значений метеорологических параметров в пограничном слое атмосферы | |
| CN109557571B (zh) | 一种燃烧源智能追踪方法 | |
| Valente et al. | Validation of a small flying e-nose system for air pollutants control: A plume detection case study from an agricultural machine | |
| Son et al. | Applications of drones for environmental monitoring of pollutant-emitting facilities | |
| KR20210051605A (ko) | 초경량비행장치를 이용한 실시간 악취 추적 시스템 | |
| Carruthers et al. | Developments in ADMS-Airport to take account of near field dispersion and applications to Heathrow Airport | |
| Gonzalez et al. | Multidisciplinary design and flight testing of a remote gas/particle airborne sensor system | |
| Aravindaguru et al. | Environmental Drones for Autonomous Air Pollution Investigation, Detection, and Remediation | |
| Lertsinsrubtavee et al. | SEA-HAZEMON: Active Haze Monitoring and Forest Fire Detection Platform | |
| Allamraju et al. | Plume source inversion with mobile UAS sensing for environmental applications | |
| MX2017014926A (es) | Sistema de recopilacion y analisis de datos atmosfericos. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200810 |