RU2613841C1 - Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere - Google Patents

Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere Download PDF

Info

Publication number
RU2613841C1
RU2613841C1 RU2016103026A RU2016103026A RU2613841C1 RU 2613841 C1 RU2613841 C1 RU 2613841C1 RU 2016103026 A RU2016103026 A RU 2016103026A RU 2016103026 A RU2016103026 A RU 2016103026A RU 2613841 C1 RU2613841 C1 RU 2613841C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tract
atmosphere
gas
center
remote sensing
Prior art date
Application number
RU2016103026A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Григорьевич Бондур
Вячеслав Федорович Давыдов
Елена Владимировна Гапонова
Алексей Григорьевич Малашин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС")
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС") filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС")
Priority to RU2016103026A priority Critical patent/RU2613841C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613841C1 publication Critical patent/RU2613841C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: system comprises a tract of remote measurements and tract the rapid analysis of gas components in the limiting layer of the atmosphere. Tract remote sensing includes tract registration signal reflected from the underlying surface of the luminous flux, twice past the atmosphere, set on an orbital carrier (3) Center (5) flight control, command and control of the radio link (6) and transmission (8) data, ground stations (9 ) receiving information, means (10) transmitting information center (11) of thematic information processing. Mentioned registration signal tract consists of a spectrometer (1), and multi-spectral camera (2) implementing the planned sensing portions of the program transmitted from the Center (5) flight control. Mentioned tract of rapid analysis of gas components is placed on the test site and consists of the cassette gas sensor (20) for each type of gas channel switch (24), an analog-digital converter (22), the buffer memory (23), synchronized programmable circuit (24) the measurement sample. Tract signal of rapid analysis of gas components is used to calibrate remote sensing tract.
EFFECT: improving the accuracy of determining the concentration of greenhouse gasses in the atmosphere.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области экологии, в частности к дистанционному мониторингу природных сред, и может найти применение в системах санитарно-эпидемиологического контроля промышленных регионов.The invention relates to the field of ecology, in particular to remote monitoring of natural environments, and can find application in systems of sanitary-epidemiological control of industrial regions.

Промышленный прогресс неизбежно связан с увеличением выбросов, так называемых «парниковых» газов, являющихся одной из причин глобального изменения климата планеты. Контроль состояния загрязнения атмосферы является составной частью обязанностей государств, подписавших Киотский протокол по экологическому мониторингу природных сред.Industrial progress is inevitably associated with an increase in emissions of so-called "greenhouse" gases, which are one of the causes of global climate change on the planet. Monitoring the state of air pollution is an integral part of the responsibilities of states that have signed the Kyoto Protocol on environmental environmental monitoring.

Основные виды загрязнений природных сред, подлежащие глобальному мониторингу по ЮНЕП, являются окислы азота, углерода, серы, хлорорганические соединения, фториды.The main types of environmental pollution that are subject to global monitoring by UNEP are oxides of nitrogen, carbon, sulfur, organochlorine compounds, fluorides.

Известен способ оценки состояния атмосферы путем забора проб воздуха в контрольных точках и их обработкой методами аналитической химии [см., например, «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе веществ, содержащихся в выбросах предприятий», общесоюзный нормативный документ, ОНД - 86, СССР, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1987 г., стр. 4-5] - аналогThere is a method of assessing the state of the atmosphere by taking air samples at control points and processing them using analytical chemistry methods [see, for example, “Methodology for calculating atmospheric air concentrations of substances contained in enterprise emissions”, all-Union regulatory document, OND - 86, USSR, Hydrometeorological publication , Leningrad, 1987, pp. 4-5] - analogue

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где: mi [мг/м3] - средняя за год концентрация i-го вещества в атмосфере;where: m i [mg / m 3 ] - the average annual concentration of the i-th substance in the atmosphere;

CHi - предельно допустимая санитарная норма i-го вещества в атмосферном воздухе согласно ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»;CH i - the maximum permissible sanitary norm of the i-th substance in atmospheric air according to GOST 12.1.005-88 “General sanitary and hygienic requirements for the air of the working area”;

J - показатель степени изоэффективности вредного вещества, равный 1; 1,3; 1,5 для веществ соответственно IV, III, II и I классов опасности.J is an indicator of the degree of isoefficiency of a harmful substance equal to 1; 1.3; 1.5 for substances of IV, III, II and I hazard classes, respectively.

Недостатками аналога являются:The disadvantages of the analogue are:

- статистическая неустойчивость метода единичных измерений на местности в контрольных точках, как таковых, при неопределенности выбора самих контрольных точек;- statistical instability of the method of single measurements on the ground at control points, as such, with uncertainty in the choice of control points themselves;

- неоперативность методов аналитической химии, время обработки одной пробы составляет 6-8 час.- the inoperability of analytical chemistry methods, the processing time of one sample is 6-8 hours.

Известно устройство экспресс-анализа воздушной среды на основе газовых датчиков со временем осреднения одного измерения ≈20 ms [см., например, «Индивидуальный газовый дозиметр» Патент RU №2137116, G.01.N, 27/16, 1999 г.] - аналог.A device for the express analysis of the air based on gas sensors with averaging time of one measurement ≈20 ms [see, for example, "Individual gas dosimeter" Patent RU No. 2137116, G.01.N, 27/16, 1999] - analogue.

Устройство аналога включает чувствительный элемент, помещенный в ограниченный объем контролируемой среды, систему обработки сигнала и индикации, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде многоканального датчика из параллельно подключенных полупроводниковых пленок на основе оксидов металлов, каждая с избирательной характеристикой под определенный тип газа, размещенных на одной стороне керамической подложки, включенных по дифференциальной измерительной схеме и питаемых от стабилизатора напряжения, резистивного подогревателя, расположенного на другой стороне керамической подложки и питаемого от стабилизатора тока, последовательно подключенных к выходу многоканального датчика ячейки обработки сигнала и ячейки индикации, при этом многоканальный датчик размещен в камере с принудительной прокачкой газовой среды, а все элементы дозиметра упакованы в защитный от внешних полей корпус.An analog device includes a sensing element placed in a limited volume of the controlled environment, a signal processing and indication system, characterized in that the sensing element is made in the form of a multichannel sensor of parallel-connected semiconductor films based on metal oxides, each with a selective characteristic for a certain type of gas, placed on one side of the ceramic substrate, included in a differential measuring circuit and powered by a voltage stabilizer, resistive a heater located on the other side of the ceramic substrate and powered by a current stabilizer, connected in series to the output of the multichannel sensor of the signal processing cell and indication cell, while the multichannel sensor is placed in a chamber with forced pumping of the gas medium, and all elements of the dosimeter are packed in a shield from external fields body.

Недостатком аналога является локальность измерений, не дающая объемной картины распределения эмиссии газовых компонент по всей площади мегаполиса.The disadvantage of the analogue is the locality of measurements, which does not give a three-dimensional picture of the distribution of emission of gas components over the entire area of the metropolis.

Ближайшим аналогом к заявляемому техническому решению является «Способ определения загрязнения атмосферы мегаполиса» Патент RU №2422859, G.01.W, 1/00; G.01.N, 21/00, 2011 г.The closest analogue to the claimed technical solution is the "Method for determining atmospheric pollution in a megalopolis" Patent RU No. 2422859, G.01.W, 1/00; G.01.N, 21/00, 2011

Устройство ближайшего аналога содержит космическую платформу (типа МКС), на борту которой установлены гиперспектрометр типа «Астрогон» для измерения спектральной характеристики отраженного от поверхности светового потока с одновременным получением изображения многоспектральной камерой в красной полосе 570…670 нм, осуществляющих синхронную съемку запланированных участков по командам от бортового комплекса управления на основе программ, передаваемых из Центра управления полетом по радиолинии командного управления. Данные измерений сбрасываются по мобильному каналу связи на наземные пункты приема информации, откуда, по наземным линиям связи, передаются в центр тематической обработки на базе ПЭВМ в комплекте периферийных элементов: процессора, винчестера, оперативного ЗУ, дисплея, принтера, клавиатуры, а загрязнение атмосферы рассчитывают по регрессионной зависимости:The closest analogue device contains a space platform (ISS type), on board of which an Astrogon-type hyperspectrometer is installed to measure the spectral characteristics of the light flux reflected from the surface with simultaneous image acquisition by a multispectral camera in the red band 570 ... 670 nm, which carry out synchronous shooting of the planned sections by commands from the airborne control system based on programs transmitted from the Mission Control Center via the command control radio link. Measurement data is reset via a mobile communication channel to ground-based information receiving points, from where, via land-based communication lines, they are transferred to a PC-based thematic processing center in a set of peripheral elements: a processor, a hard drive, an operational memory, a display, a printer, a keyboard, and atmospheric pollution is calculated regression dependence:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где: q∑[ПДК] - среднее значение индекса состояния атмосферы;where: q ∑ [MPC] - the average value of the atmospheric state index;

λэт - средневзвешенное значение длины волны эталонного (по Планку) солнечного спектра, равное ~500 нм;λ et - weighted average wavelength of the reference (according to Planck) solar spectrum, equal to ~ 500 nm;

λ - средневзвешенное значение длины волны спектра, отраженного от зондируемой поверхности;λ is the weighted average wavelength of the spectrum reflected from the probed surface;

Wэт - энергия эталонного (по Планку) солнечного спектра, нормированного относительно максимума, равная ~15,6;W et - the energy of the reference (according to Planck) solar spectrum, normalized relative to the maximum, equal to ~ 15.6;

W - энергия солнечного потока, отраженного от зондируемой поверхности, а значения ПДК в каждой точке площади мегаполиса вычисляют по обратнопропорциональной зависимости на основе гистограммы распределения яркости пикселей ni многоспектрального изображения: ПДКi=q∑[ПДК]⋅ni/nср, где nср - средняя яркость пикселей многоспектрального изображения.W is the energy of the solar flux reflected from the probed surface, and the MPC values at each point of the metropolitan area are calculated by the inverse proportion based on the histogram of the distribution of pixel brightness n i of a multispectral image: MPC i = q ∑ [MPC] ⋅n i / n cf , where n cf is the average brightness of pixels of a multispectral image.

Недостатками ближайшего аналога являются:The disadvantages of the closest analogue are:

- невозможность разделения в результирующем сигнале отраженного светового потока эффектов атмосферной дымки и подстилающей поверхности, фиг. 3;- the impossibility of separation in the resulting signal of the reflected luminous flux of the effects of atmospheric haze and the underlying surface, FIG. 3;

- невозможность количественного (процентного) определения концентрации эмиссии загрязняющих газов в суммарном индексе состояния атмосферы.- the impossibility of quantitative (percentage) determination of the concentration of polluting gas emissions in the total atmospheric state index.

Задача, решаемая заявленной системой, состоит в повышении достоверности и точности определения концентрации парниковых газов в атмосфере путем калибровки дистанционного тракта зондирования по измерениям кассеты газовых датчиков, размещенного в контрольной точке тестового участка.The problem solved by the claimed system is to increase the reliability and accuracy of determining the concentration of greenhouse gases in the atmosphere by calibrating the remote sensing path by measuring the cartridge of gas sensors located at the control point of the test site.

Поставленная задача решается тем, что система измерений концентрации парниковых газов в атмосфере выполнена из тракта регистрации сигнала отраженного от поверхности светового потока, дважды прошедшего атмосферу, в составе спектрометра и многоспектральной камеры, размещенных на орбитальном носителе, осуществляющих зондирование запланированных участков по программам, передаваемым из Центра управления полетом, со сбросом результатов зондирования и их тематической обработкой на базе ПЭВМ, и тракта экспресс-анализа газовых компонент в приземном слое атмосферы, размещенного на тестовом участке, работающего в режиме калибровки тракта дистанционного зондирования, в составе кассеты газовых датчиков на каждый тип газа, канального коммутатора, аналогово-цифрового преобразователя, буферного запоминающего устройства, синхронизируемых программируемой схемой выборки измерений, на основе программы, формируемой на ПЭВМ тематической обработки и пересылаемой в программируемую схему выборки измерений.The problem is solved in that the system for measuring the concentration of greenhouse gases in the atmosphere is made from a signal recording path reflected from the surface of a light stream that has twice passed through the atmosphere, consisting of a spectrometer and a multispectral camera placed on an orbital carrier that carry out sounding of the planned sections using programs transmitted from the Center flight control, with resetting of sensing results and their thematic processing on the basis of a personal computer, and a path for express analysis of gas components in the surface layer of the atmosphere, located on a test site operating in the calibration mode of the remote sensing path, consisting of a cartridge of gas sensors for each type of gas, channel switch, analog-to-digital converter, buffer memory, synchronized by a programmable measurement sampling circuit, based on a program generated on a personal computer of thematic processing and a sample of measurements sent to a programmable circuit.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

фиг. 1 - функциональная схема системы измерений;FIG. 1 is a functional diagram of a measurement system;

фиг. 2 - селективные характеристики газовых датчиков;FIG. 2 - selective characteristics of gas sensors;

фиг. 3 - спектральные характеристики отраженного светового потока: а) эталонного по Планку, б) дважды прошедшего атмосферу;FIG. 3 - spectral characteristics of the reflected light flux: a) standard according to Planck, b) twice passed through the atmosphere;

фиг. 4 - коэффициенты спектральной яркости объектов подстилающей поверхности: в) лес хвойный темно-зеленый, г) лес лиственный светло-зеленый д) почва, серозем, е) степь, песок с участками травы.FIG. 4 - coefficients of spectral brightness of objects of the underlying surface: c) coniferous forest dark green, d) deciduous forest light green e) soil, gray earth, e) steppe, sand with grass patches.

фиг. 5 - гистограмма яркости пикселей изображения и соответствующих им значений ПДК.FIG. 5 is a histogram of the brightness of the image pixels and the corresponding MAC values.

Система измерений концентрации парниковых газов в атмосфере (фиг. 1) содержит тракт регистрации сигнала отраженного от поверхности светового потока, в составе спектрометра 1, установленного соосно со многоспектральной камерой 2 так, чтобы щель спектрометра располагалась в центре камеры, размещенных на орбитальном носителе 3, осуществляющих зондирование запланированных участков по программам, передаваемым в бортовой комплекс управления 4 орбитального носителя из Центра управления полетом 5 по радиолинии командного управления 6. Результаты зондирования записывают в бортовое запоминающее устройство 7 и, в зонах радиовидимости носителя, сбрасывают по радиолинии передачи данных 8 на наземные пункты приема информации 9, где после обработки кадров по служебным признакам на средствах 10 передают в Центр тематической обработки 11. Обработку сигнала отраженного светового потока осуществляют на ПЭВМ 12 в стандартном наборе элементов: процессор 13, винчестер 14, оперативное запоминающее устройство 15, дисплей 16, принтер 17, клавиатура 18, устройство ввода 19. Для калибровки тракта дистанционных измерений (в составе элементов 1-19) используют сигнал тракта экспресс-анализа газовых компонент в приземном слое атмосферы, размещенного на тестовом участке в составе кассеты газовых датчиков 20 на каждый тип парникового газа, канального коммутатора 21, аналогово-цифрового преобразователя 22, буферного запоминающего устройства 23, синхронизируемых программируемой схемой выборки измерений 24. Программу выборки измерений формируют на ПЭВМ 12 и пересылают в схему 24. Сигнал тракта экспресс-анализа записывают в буферное ЗУ 23 и, через устройство ввода 19, пересылают в оперативное ЗУ 14 ПЭВМ 12.The system for measuring the concentration of greenhouse gases in the atmosphere (Fig. 1) contains a signal recording path reflected from the surface of the light flux, as part of a spectrometer 1 mounted coaxially with a multispectral camera 2 so that the spectrometer slit is located in the center of the chamber, placed on an orbital carrier 3, carrying out sounding of the planned sections according to the programs transmitted to the onboard control system 4 of the orbital carrier from the Mission Control Center 5 via the command control radio line 6. Result the probes are recorded in the on-board storage device 7 and, in the radio-visibility zones of the medium, they are dumped via the data transmission radio line 8 to the ground information receiving points 9, where after processing the frames according to service signs on the means 10 they are transferred to the Thematic Processing Center 11. Signal processing of the reflected light flux carried out on a PC 12 in a standard set of elements: processor 13, hard drive 14, random access memory 15, display 16, printer 17, keyboard 18, input device 19. To calibrate the distance path For these measurements (in the composition of elements 1-19), the signal of the express gas analysis path of the gas components in the atmospheric surface layer is used, located on the test site as a part of the cartridge of gas sensors 20 for each type of greenhouse gas, channel switch 21, analog-to-digital converter 22, buffer a memory device 23 synchronized by a programmable measurement sampling circuit 24. A measurement sampling program is generated on a personal computer 12 and sent to circuit 24. The signal of the express analysis path is recorded in the buffer memory 23 and, through the device at input 19 is forwarded to the operational memory 14 PC 12.

Динамика функционирования элементов системы состоит в следующем.The dynamics of the functioning of the elements of the system is as follows.

Согласно ближайшему аналогу селектируемыми признаками загрязнения атмосферы при дистанционном зондировании являются сдвиг средней длины волны отраженного светового потока в красную область и затухание светового сигнала из-за поглощения света молекулами смогов и его рассеяния на аэрозолях. Однакосущественный вклад в селектируемые параметры помимо состояния атмосферы, вносит подстилающая поверхность. На фиг.4 иллюстрируется зависимость коэффициента спектральной яркости (КСЯ) от типа подстилающей поверхности. Диапазон изменения КСЯ составляет от 3% до 18%, или изменяется в 6 раз. Недостатком всех методов дистанционного зондирования является принципиальная невозможность достоверного разделения в результирующем сигнале эффектов атмосферной «дымки» и подстилающей поверхности и, как следствие, невозможность выделения концентрации отдельных газовых компонент. Частично обозначенная проблема решается методом калибровки тракта дистанционных измерений синхронными измерениями тестовых (эталонных) площадок с известными значениями ПДК.According to the closest analogue, selectable signs of atmospheric pollution during remote sensing are the shift of the average wavelength of the reflected light flux to the red region and the damping of the light signal due to the absorption of light by smog molecules and its scattering by aerosols. One significant contribution to breeding parameters, in addition to the state of the atmosphere, is made by the underlying surface. Figure 4 illustrates the dependence of the coefficient of spectral brightness (QW) on the type of underlying surface. The range of changes in the QWS is from 3% to 18%, or changes 6 times. The disadvantage of all methods of remote sensing is the fundamental impossibility of reliable separation in the resulting signal of the effects of atmospheric "haze" and the underlying surface and, as a result, the inability to distinguish the concentration of individual gas components. Partially outlined problem is solved by the method of calibration of the remote sensing path by synchronous measurements of test (reference) sites with known MPC values.

В заявленном техническом решении задача измерений концентрации газовых компонент в приземном слое воздуха решается путем установки на тестовом участке средств экспресс-анализа на основе электронных газовых датчиков. В соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона, все газы имеют универсальную постоянную теплоемкости равную ≈2 ккал/Кмоль⋅град. Однако, молярный вес газов различен, и различна удельная теплоемкость. На этой физической зависимости реализованы электронные газовые датчики. При нагревании подложки такого датчика последние проявляют различную адсорбционную чувствительность. Существуют резонансные температуры адсорбции у каждого газа. Изменения избирательности газовых датчиков иллюстрируются графиком, фиг. 2. Выходная характеристика газового датчика имеет размерность мг/м3. Время осреднения газового датчика ~20μs, а быстродействие тракта ~50 измерений/сек. Такое быстродействие позволяет, с точностью до 1 сек, синхронизировать измерительные тракты системы, что исключает ошибки, связанные с турбулентностью атмосферных процессов.In the claimed technical solution, the problem of measuring the concentration of gas components in the surface air layer is solved by installing express analysis tools on the test site based on electronic gas sensors. In accordance with the Mendeleev-Clapeyron equation, all gases have a universal constant heat capacity equal to ≈2 kcal / Kmol⋅grad. However, the molar weight of the gases is different, and the specific heat is different. On this physical dependence electronic gas sensors are implemented. When heating the substrate of such a sensor, the latter exhibit different adsorption sensitivity. There are resonant adsorption temperatures for each gas. Changes in the selectivity of gas sensors are illustrated by a graph, FIG. 2. The output characteristic of the gas sensor has a dimension of mg / m 3 . The gas sensor averaging time is ~ 20μs, and the path performance is ~ 50 measurements / sec. This speed allows, with an accuracy of 1 second, to synchronize the measuring paths of the system, which eliminates errors associated with turbulence in atmospheric processes.

Результаты измерений приземной концентрации газов, на момент дистанционного зондирования, пересылают в Центр тематической обработки. По формуле аналогаThe results of measurements of the surface concentration of gases, at the time of remote sensing, are sent to the Center for thematic processing. According to the analogue formula

Figure 00000003
Figure 00000003

в центре тематической обработки определяют суммарное значение ПДК в точке размещения кассеты газовых датчиков. В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» параметры измеряемых газов представляются таблицей 1.in the center of thematic processing determine the total value of the MPC at the point of placement of the cartridge of gas sensors. In accordance with GOST 12.1.005-88 “General sanitary and hygienic requirements for the air of the working area”, the parameters of the measured gases are presented in table 1.

Figure 00000004
Figure 00000004

Дистанционный метод зондирования позволяет получить картину загазованности во всем объеме атмосферы. По измерениям спектрометра в соответствии с зависимостью ближайшего аналогаThe remote sensing method allows you to get a picture of gas pollution in the entire atmosphere. According to the spectrometer measurements in accordance with the dependence of the closest analogue

Figure 00000005
Figure 00000005

определяют среднее значение ПДК при дистанционном зондировании. По полученному изображению многоспектральной камеры строят гистограмму распределения яркости пикселей кадра изображения, фиг. 5. Отождествляют яркость пикселя в точке расположения кассеты газовых датчиков с измеренным значением суммарных ПДК, согласно Таблице 1 равное 6,2. Осуществляют пересчет значений яркости пикселей ni в значения ПДК по обратно пропорциональной зависимости, согласно ближайшему аналогу, относительно яркости n0 точки установки кассеты датчиков:

Figure 00000006
, фиг. 5. Вычисляют среднее значение
Figure 00000007
по всему массиву пикселей яркости изображения кадра, равное 8 согласно реализации, фиг. 5.determine the average value of the MPC with remote sensing. A histogram of the distribution of the brightness of the pixels of the image frame is constructed from the obtained image of the multispectral camera, FIG. 5. Identify the brightness of the pixel at the location of the cassette of gas sensors with the measured value of the total MPC, according to Table 1, equal to 6.2. Converting the values of the brightness of the pixels n i into the MPC values is inversely proportional, according to the closest analogue, relative to the brightness n 0 of the installation point of the sensor cartridge:
Figure 00000006
FIG. 5. Calculate the average value
Figure 00000007
over the entire array of pixels, the brightness of the image frame equal to 8 according to the implementation, FIG. 5.

При дистанционном методе зондирования световой поток дважды проходит загазованную атмосферу и существенный вклад в результирующий сигнал вносит подстилающая поверхность, поэтому оценки ПДК оказываются завышенными. Рассчитывают поправочный коэффициент калибровки тракта дистанционного зондирования из соотношения:With the remote sensing method, the light flux passes through the gassed atmosphere twice and the underlying surface makes a significant contribution to the resulting signal, therefore, the MPC estimates are overestimated. The correction factor of the calibration of the remote sensing path is calculated from the relation:

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

Изобретение выполнено на существующей технической базе. Эффективность заявленного устройства характеризуется документальностью, достоверностью, точностью и оперативностью.The invention is made on the existing technical basis. The effectiveness of the claimed device is characterized by documentation, reliability, accuracy and efficiency.

Claims (1)

Система измерений концентрации парниковых газов в атмосфере выполнена из тракта регистрации сигнала отраженного от поверхности светового потока, дважды прошедшего атмосферу, в составе спектрометра и многоспектральной камеры, размещенных на орбитальном носителе, осуществляющих зондирование запланированных участков по программам, передаваемым из Центра управления полетом, со сбросом результатов зондирования и их тематической обработкой на базе ПЭВМ, и тракта экспресс-анализа газовых компонент в приземном слое атмосферы, размещенного на тестовом участке, работающего в режиме калибровки тракта дистанционного зондирования, в составе кассеты газовых датчиков на каждый тип газа, канального коммутатора, аналого-цифрового преобразователя, буферного запоминающего устройства, синхронизируемых программируемой схемой выборки измерений на основе программы, формируемой на ПЭВМ тематической обработки и пересылаемой в программируемую схему выборки измерений.The system for measuring the concentration of greenhouse gases in the atmosphere is made up of a signal recording path reflected from the surface of a light stream that has twice passed through the atmosphere, consisting of a spectrometer and a multispectral camera placed on an orbital carrier that probes the planned sections using programs transmitted from the Flight Control Center and resets the results sounding and thematic processing on the basis of a personal computer, and a path for express analysis of gas components in the surface layer of the atmosphere located about on the test site, operating in the calibration mode of the remote sensing path, consisting of a cartridge of gas sensors for each type of gas, channel switcher, analog-to-digital converter, buffer memory, synchronized by a programmable sampling circuit of measurements based on a program generated on a thematic processing PC sent to a programmable measurement sample circuit.
RU2016103026A 2016-01-29 2016-01-29 Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere RU2613841C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103026A RU2613841C1 (en) 2016-01-29 2016-01-29 Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103026A RU2613841C1 (en) 2016-01-29 2016-01-29 Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2613841C1 true RU2613841C1 (en) 2017-03-21

Family

ID=58453005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016103026A RU2613841C1 (en) 2016-01-29 2016-01-29 Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613841C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695086C1 (en) * 2018-11-28 2019-07-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of measuring content of greenhouse gases in atmosphere
WO2020251516A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 Алиса Сергеевна ДОРОШЕНКО System for the 3d monitoring of air composition
CN116008226A (en) * 2023-01-10 2023-04-25 中国科学院空天信息创新研究院 Satellite carbon dioxide high-precision remote sensing inversion method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2422859C1 (en) * 2010-01-11 2011-06-27 Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" - ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" Method of determining megapolis air pollution
RU2460059C1 (en) * 2011-06-09 2012-08-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" Method of determining megapolis air pollution with harmful gases
RU2468396C1 (en) * 2011-07-07 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2422859C1 (en) * 2010-01-11 2011-06-27 Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" - ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" Method of determining megapolis air pollution
RU2460059C1 (en) * 2011-06-09 2012-08-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" Method of determining megapolis air pollution with harmful gases
RU2468396C1 (en) * 2011-07-07 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695086C1 (en) * 2018-11-28 2019-07-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of measuring content of greenhouse gases in atmosphere
WO2020251516A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 Алиса Сергеевна ДОРОШЕНКО System for the 3d monitoring of air composition
CN116008226A (en) * 2023-01-10 2023-04-25 中国科学院空天信息创新研究院 Satellite carbon dioxide high-precision remote sensing inversion method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Allen et al. The development and trial of an unmanned aerial system for the measurement of methane flux from landfill and greenhouse gas emission hotspots
Cross et al. Use of electrochemical sensors for measurement of air pollution: correcting interference response and validating measurements
Crevoisier et al. First year of upper tropospheric integrated content of CO 2 from IASI hyperspectral infrared observations
Amiridis et al. Optical characteristics of biomass burning aerosols over Southeastern Europe determined from UV-Raman lidar measurements
Green et al. Imaging spectroscopy and the airborne visible/infrared imaging spectrometer (AVIRIS)
Chowdhary et al. Retrieval of aerosol scattering and absorption properties from photopolarimetric observations over the ocean during the CLAMS experiment
Emmons et al. Measurements of Pollution in the Troposphere (MOPITT) validation through 2006
Shah et al. Testing the near-field Gaussian plume inversion flux quantification technique using unmanned aerial vehicle sampling
Kezoudi et al. The Unmanned Systems Research Laboratory (USRL): A new facility for UAV-based atmospheric observations
Roberts et al. Electrochemical sensing of volcanic gases
RU2613841C1 (en) Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere
Fouchet et al. The SuperCam infrared spectrometer for the perseverance rover of the Mars2020 mission
Rozanov et al. Retrieval of water vapor vertical distributions in the upper troposphere and the lower stratosphere from SCIAMACHY limb measurements
Liu et al. Cloud optical and microphysical properties derived from ground‐based and satellite sensors over a site in the Yangtze Delta region
Whiteman et al. Correction technique for Raman water vapor lidar signal-dependent bias and suitability for water vapor trend monitoring in the upper troposphere
Kunz et al. Surface flux estimates derived from UAS-based mole fraction measurements by means of a nocturnal boundary layer budget approach
Dionisi et al. Water vapor observations up to the lower stratosphere through the Raman lidar during the Maïdo Lidar Calibration Campaign
Kezoudi et al. Measurement report: Balloon-borne in situ profiling of Saharan dust over Cyprus with the UCASS optical particle counter
CN104713850A (en) Flammable and explosive gas dangerous scene maneuverably equipped detection device
RU2586939C1 (en) Method of determining index of state of atmosphere for anthropogenic pollution sources
Singh et al. Study of variation of aerosol optical properties over a high altitude station in Indian Western Himalayan region, palampur using raman lidar system
Jeong et al. Simultaneous retrievals of biomass burning aerosols and trace gases from the ultraviolet to near-infrared over northern Thailand during the 2019 pre-monsoon season
Venecek et al. Characterization of the 8-stage Rotating Drum Impactor under low concentration conditions
Karagulian New Challenges in Air Quality Measurements
Tu et al. Intercomparison of Arctic ground-based XH2O observations from COCCON, TCCON and NDACC, and application of COCCON XH2O for IASI and TROPOMI validation