UA123244C2 - SYSTEM OF 3D-MONITORING OF AIR COMPOSITION AND AMOUNT OF POLLUTANTS IN THE EARTH'S ATMOSPHERE BINDED TO GEOLOCATION - Google Patents
SYSTEM OF 3D-MONITORING OF AIR COMPOSITION AND AMOUNT OF POLLUTANTS IN THE EARTH'S ATMOSPHERE BINDED TO GEOLOCATION Download PDFInfo
- Publication number
- UA123244C2 UA123244C2 UAA201906618A UAA201906618A UA123244C2 UA 123244 C2 UA123244 C2 UA 123244C2 UA A201906618 A UAA201906618 A UA A201906618A UA A201906618 A UAA201906618 A UA A201906618A UA 123244 C2 UA123244 C2 UA 123244C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- computerized device
- possibility
- fact
- module
- geolocation
- Prior art date
Links
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 64
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 16
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 4
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 claims description 4
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims 1
- 241000282994 Cervidae Species 0.000 claims 1
- 206010026749 Mania Diseases 0.000 claims 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 claims 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 26
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 87
- 239000003570 air Substances 0.000 description 34
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 101150085927 espG1 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical group C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 206010041349 Somnolence Diseases 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 1
- 235000015241 bacon Nutrition 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/10—Rotorcrafts
- B64U10/13—Flying platforms
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
- G01S19/05—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing aiding data
- G01S19/06—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing aiding data employing an initial estimate of the location of the receiver as aiding data or in generating aiding data
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
- B64U2101/35—UAVs specially adapted for particular uses or applications for science, e.g. meteorology
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Винахід належить до мобільних систем досліджування, аналізу речовин шляхом визначання їх хімічних та фізичних властивостей та може бути використаний у мобільних системах для дослідження повітря з використанням інфрачервоної Фур'є-спектроскопії, зокрема виявлення і визначення речовин, визначення вмісту широкого діапазону домішок з визначенням їх складу і концентрації у повітрі, повітряних потоках із переміщенням системи у різних напрямках та охопленням великих досліджуваних ділянок атмосфери, та створення 3D-карт за отриманими результатами. Система 3D-моніторингу складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосфері Землі з прив'язкою до геолокації включає безпілотний літальний апарат, комп’ютеризований пристрій, встановлені на безпілотному літальному апараті забірник газу, зв’язаний із регулятором швидкості потоку газу, який зв’язаний із щонайменше одним інфрачервоним Фур’є-спектрометром, який зв’язаний із щонайменше одним комп’ютеризованим пристроєм, виконаним з можливістю обробки отримуваних даних, який зв’язаний зі щонайменше датчиками тиску та температури, модулем визначення геолокації. Технічний результат: забезпечення можливості визначення у атмосфері на різних її рівнях та в різних напрямках з охопленням великих ділянок щонайменше сорока забруднюючих речовин, їх кількісних характеристик, щільності з високою точністю, їх розподілення та розповсюдження у горизонтальному, вертикальному напрямках, забезпечення разом із забезпеченням зниження ваги, підвищення мобільності, високої швидкодії системи та можливості безперервного частого відбору проб і їх обробки, не менш, ніж шести вимірів за хвилину, з прив’язкою відібраної проби до геолокації, створення 3D-карт забруднень повітря за отриманими даними і розрахунками потоків хімічних речовин, зменшення габаритів, ваги заявленої системи, зниження енергоємності, спрощення виробництва та експлуатації заявленої системи, підвищення надійності, ефективності, забезпечення універсальності системи, розширення функціональних можливостей та сфери застосування, підвищення мобільності, незалежність від місця використання та можливість безперервної роботи системи з постійним відбором проб та отриманням точних результатів.The invention relates to mobile systems for research, analysis of substances by determining their chemical and physical properties and can be used in mobile systems for air research using infrared Fourier spectroscopy, in particular the detection and determination of substances, determining the content of a wide range of impurities and concentrations in air, air currents with the movement of the system in different directions and coverage of large areas of the atmosphere, and the creation of 3D maps based on the results. The system of 3D-monitoring of air composition and the amount of pollutants in the Earth's atmosphere with reference to geolocation includes an unmanned aerial vehicle, a computerized device, a gas intake installed on an unmanned aerial vehicle, connected to a gas flow rate regulator, which is connected with at least one infrared Fourier spectrometer, which is connected to at least one computerized device configured to process the received data, which is connected to at least pressure and temperature sensors, a module for determining geolocation. EFFECT: possibility to determine in the atmosphere at different levels and in different directions covering large areas of at least forty pollutants, their quantitative characteristics, density with high accuracy, their distribution and distribution in horizontal, vertical directions, providing together with weight reduction , increase of mobility, high speed of system and possibility of continuous frequent sampling and their processing, not less than six measurements per minute, with binding of the taken sample to geolocation, creation of 3D-maps of air pollution according to the received data and calculations of streams of chemicals, reduction of dimensions, weight of the claimed system, reduction of energy consumption, simplification of production and operation of the declared system, increase of reliability, efficiency, ensuring universality of the system, expansion of functionality and scope, increase of mobility, independence of the place of use and possibility continuous operation of the system with constant sampling and obtaining accurate results.
Description
пристроєм, виконаним з можливістю обробки отримуваних даних, який зв'язаний зі щонайменше датчиками тиску та температури, модулем визначення геолокації. Технічний результат: забезпечення можливості визначення у атмосфері на різних її рівнях та в різних напрямках з охопленням великих ділянок щонайменше сорока забруднюючих речовин, їх кількісних характеристик, щільності з високою точністю, їх розподілення та розповсюдження у горизонтальному, вертикальному напрямках, забезпечення разом із забезпеченням зниження ваги, підвищення мобільності, високої швидкодії системи та можливості безперервного частого відбору проб і їх обробки, не менш, ніж шести вимірів за хвилину, з прив'язкою відібраної проби до геолокації, створення ЗО-карт забруднень повітря за отриманими даними і розрахунками потоків хімічних речовин, зменшення габаритів, ваги заявленої системи, зниження енергоємності, спрощення виробництва та експлуатації заявленої системи, підвищення надійності, ефективності, забезпечення універсальності системи, розширення функціональних можливостей та сфери застосування, підвищення мобільності, незалежність від місця використання та можливість безперервної роботи системи з постійним відбором проб та отриманням точних результатів. 4 з І 17 ? ; и М ч х ух І | /a device made with the possibility of processing received data, which is connected to at least pressure and temperature sensors, a module for determining geolocation. Technical result: ensuring the possibility of determination in the atmosphere at different levels and in different directions covering large areas of at least forty pollutants, their quantitative characteristics, density with high accuracy, their distribution and distribution in horizontal and vertical directions, providing together with ensuring weight reduction , increasing the mobility, high speed of the system and the possibility of continuous frequent sampling and their processing, at least six measurements per minute, with the binding of the selected sample to geolocation, the creation of ZO-maps of air pollution based on the received data and calculations of the flows of chemical substances, reducing the dimensions and weight of the declared system, reducing energy consumption, simplifying the production and operation of the declared system, increasing reliability, efficiency, ensuring the universality of the system, expanding the functional capabilities and scope of application, increasing mobility, independence from the place of use and the possibility of continuous operation of the system with constant sampling and obtaining accurate results. 4 of I 17? ; и M х х ух И | /
ХА Н хх | иHA N xx | and
У х М х і Н | С-й «А і х че х 1 їIn x M x and N | S-th "A i x che x 1 st
Н Кк кох х Н ї КкN Kk koh x N i Kk
КК ХА і | 10КК ХА and | 10
М Ми сн ас п ння в : х ДЮ рен дент я З й ве нин ни ай дет 16 ке АВ ши ний ненM We are equipped with: х Дю рендент я Z y ve nin ny ay det ke AV shin ny nen
Ше НИ сонне сорт Е ше ще ш-о : м КК Б ча ш-- ие Он -She NI sleepy sort E she still sh-o : m KK B cha sh-- ie On -
Е Неон і Її мА щеE Neon and Her MA still
Ро, 0 БЕКОН | -Ro, 0 BACON | -
Н Н НЕ : Ї Й Її і я !N N NO: Y Y Her and I!
І І ним линии Н ї і ; т ! ї ШІ / х й і / і х - 7 - і у й ї Н х / 6 / Н і: я 3 вк з а - п 8 ІЗ 14 15 сг. 1And I him lines N i i ; t! i SH / x i i / i x - 7 - i u i i N x / 6 / N i: i 3 wk z a - p 8 IZ 14 15 sg. 1
Винахід належить до мобільних систем досліджування, аналізу речовин шляхом визначання їх хімічних та фізичних властивостей та може бути використаний у мобільних системах для дослідження повітря з використанням інфрачервоної Фур'є-спектроскопії, зокрема виявлення і визначення речовин, визначення вмісту широкого діапазону домішок з визначенням їх складу і концентрації у повітрі, повітряних потоках із переміщенням системи у різних напрямках та охопленням великих досліджуваних ділянок атмосфери, та створення З3О-карт за отриманими результатами.The invention belongs to mobile systems for research and analysis of substances by determining their chemical and physical properties and can be used in mobile systems for air research using infrared Fourier spectroscopy, in particular detection and determination of substances, determination of the content of a wide range of impurities with determination of their composition and concentrations in the air, air flows with the movement of the system in different directions and coverage of large studied areas of the atmosphere, and creation of З3О-maps based on the obtained results.
На сьогоднішній день існує актуальна проблема забруднення повітря. Потоки забрудненого повітря переміщуються у просторі, у тому числі можуть переміщуватись за межі країн, що потребує відстеження, аналізу проб та контролю. Для моніторингу забруднення повітря існує багато систем.Today, there is an actual problem of air pollution. Flows of polluted air move in space, including can move across the borders of countries, which requires tracking, analysis of samples and control. There are many systems for monitoring air pollution.
З рівня техніки відомі наземні системи (СМ 202204805 ШО, СМ 106323369, СМ 206649006 М,From the state of the art, ground systems are known (CM 202204805 SHO, CM 106323369, CM 206649006 M,
КА 20180053287 А, МО 2018225030 АТ, СМ 103885094 А, ВО 134648 01, ВО 2145120 С1, ВО 2644623 С2, ОА 10848 А, ОА 57407 ), ОА 71348 ), ОА 96939 ), ОА 108466 0, ОА 119268 О, США 131880 У, пирз/Ллимли гезеатсп. ІЮт.сот/дгееп-Ппогі2опз/йвіа-91 ОсуоАЕКІ, пер//еспоспеї. пи/пем5/2018/04/19/73770/, перз /ЛіЬ.заіє/екоіодіспезКіу-топіогіпд- оївепКка/о5поупуіє-2адасні-5одегапів-топпогіпда-38346.пІті, пор //сурепепіпКа.ги/апісІє/п/5омгетеппое-5о5і0уапів-і-родподу-к-гагтароїке-5івїтет-топіюгіпда- 2адгуагпепіуа-айтовіегу, знайдено в Інтернет 15.03.2019) із використанням яких неможливо визначити потоки хімічних речовин через об'єм або площу, на різній висоті, неможливо будувати 3О-карти забруднень та їх потоків в реальному часі, а також визначати щонайменше 40 і більше забруднюючих речовин у повітрі. При цьому відомі системи є малоефективними, більшість з них є складними та високовартісними.Ka 20180053287 A, Mo 20182225030 JSC, cm 1038885094 A, VO 134648 01, VO 2145120 C1, VO 2644623 C2, OA 10848 A, OA 57407), OA 71348), OA 9693 In, pyrz/Llymly gezeatsp. IYut.sot/dgeep-Ppogi2opz/yvia-91 OsuoAEKI, per//espospei. пи/пем5/2018/04/19/73770/, pers. 5o5i0uapiv-i-rodpodu-k-gagtaroike-5ivitet-topiyuipda- 2adguagpepiua-aitoviegu, found on the Internet 03/15/2019) using which it is impossible to determine the flow of chemical substances through volume or area, at different heights, it is impossible to build 3O-maps of pollution and their flows in real time, as well as to determine at least 40 and more pollutants in the air. At the same time, known systems are inefficient, most of them are complex and expensive.
Відомі немобільні вимірювальні станції не можуть гарантувати великого розширення розподілу забруднення у горизонтальному, особливо у вертикальному напрямках. Звичайний, підхід включає в себе встановлення станцій з кроком 10 км в кращому випадку.Known non-mobile measuring stations cannot guarantee a large expansion of the pollution distribution in horizontal, especially in vertical directions. The usual approach involves setting up stations with a step of 10 km at best.
З рівня техніки також відомі пересувні системи моніторингу забруднення атмосфери (перз /Лір.заІв/еКоіодіснезКіу-топпогіпд-оїзепКа/озпоупуіє-2адасні-зодегпапів-топігіпда- 38346.піті, пре /гедпит.ги/пем/в/2248001. ПІті, знайдено в Інтернет 15.04.2019, СМ 103969701),Mobile air pollution monitoring systems are also known from the state of the art (perz /Lir.zaIv/eKoiodisnezKiu-toppohipd-oizepKa/ozpoupuiye-2adasni-zodegpapiv-topihipda-38346.piti, pre /gedpyt.gy/pem/v/2248001. Piti, found on the Internet 04/15/2019, CM 103969701),
Зо які використовують автомобілі. Ці системи також є малоефективними та не дозволяють визначати забруднюючі повітря речовини та їх концентрації на різних рівнях атмосфери та переміщення речовин у просторі, а також будувати З3О-карти забруднень в реальному часі. При цьому із використанням цих систем неможливо визначати щонайменше 40 і більше забруднюючих речовин у атмосфері. Відомі системи є складними, високовартісними та витратними у використанні. Також до недоліків слід віднести обмежену інфраструктуру, а саме обмеженість складових, систем управління, зв'язку.From which cars are used. These systems are also inefficient and do not allow determining air polluting substances and their concentrations at different levels of the atmosphere and movement of substances in space, as well as building З3О-maps of pollution in real time. At the same time, using these systems, it is impossible to determine at least 40 or more pollutants in the atmosphere. Known systems are complex, expensive and expensive to use. Also, the limited infrastructure should be attributed to the shortcomings, namely the limited components, control systems, and communication.
З рівня техніки відомі системи моніторингу забруднення повітря, які використовують космічні супутники (нор//а33.іптозрасе.ги/а33 сопі/5р201211/187-196. раї, перз/Лимли.рортесп.гиЛесппоодієв/298022-опіауп-капа-игомпуа-2адгуагпепіуа-хо2дикНна-мо- м5ет-тігв/, пор /сурепепіпка.ги/апісіІє/п/оїзепКа-5о5іоуапіуа-еКковзівіету-па-озпоме-даппур- дієтапівіопподо-2опаїгомапіуа-айтовіегу, знайдено в Інтернет 15.04.2019, патенти НО 2405207 б2, ВИ 2613841 С1).From the state of the art, air pollution monitoring systems used by space satellites are known (nor//а33.iptozrase.gy/а33 sopi/5р201211/187-196. rai, perz/Lymly.rortesp.gyLesppoodiev/298022-opiaup-kapa-igompua- 2adguagpepiua-ho2dikNna-mo- m5et-tigv/, see /surepepipka.gy/apisiIie/p/oizepKa-5o5iouapiua-eKkovzivietu-pa-ozpome-dappur-dietapivioppodo-2opaigomapiua-aitoviegu, found on the Internet on 04/15/2019, patents NO 2405207 b2 , YOU 2613841 C1).
До недоліків відомих систем слід віднести наступне.The disadvantages of known systems include the following.
Із використанням відомих систем, що використовують супутники, визначають наявність забруднюючих речовин у стовпі атмосфери, та із їх використанням неможливо визначити розподіл забруднюючих речовин всередині стовпа. При цьому відомі системи є занадто високовартісними, складними, неманевреними, та не забезпечують отримання точних даних наявності, кількості забруднюючих речовин та визначення багатьох конкретних домішок у повітрі з прив'язкою до координат та створення 3О-карт розподілу потоків речовин у просторі, у тому числі по висоті.With the use of known systems that use satellites, determine the presence of pollutants in the atmospheric column, and with their use it is impossible to determine the distribution of pollutants within the column. At the same time, the known systems are too expensive, complex, inflexible, and do not provide accurate data on the presence and quantity of pollutants and the determination of many specific impurities in the air with reference to coordinates and the creation of 3O-maps of the distribution of substance flows in space, including by height
Такі станції не можуть виміряти кількість певного газу або токсинів в окремому шарі атмосфери - вони вимірюють відразу ж весь стовп атмосфери: від Землі і до супутника і "бачать" це, як одну точку. Супутникова карта забруднення обмежена кількістю виявлених сполук, має дуже низький дозвіл (0,57 широти х 0,5" довготи).Such stations cannot measure the amount of certain gas or toxins in a separate layer of the atmosphere - they immediately measure the entire column of the atmosphere: from the Earth to the satellite and "see" it as one point. The satellite pollution map is limited by the number of detected compounds and has a very low resolution (0.57" latitude x 0.5" longitude).
З рівня техніки відома система (пирз/Лимли.аміарон.ги/аігесіогу/аміайоп/т55/, знайдено вFrom the state of the art, the system is known (pyrz/Lymly.amiaron.gy/aigesiogu/amiayop/t55/, found in
Інтернет 15.04.2019), яка включає висотний літак М-55 "ЧГЕОФІЗИКА", виконаний з можливістю проведення дослідження в стратосфері на висотах до 20 км, здійснювати екологічний моніторинг повітряного середовища, водних басейнів і суші, перебувати в дослідному висотному польоті більше 6 годин і нести на борту 1500-2000 кілограмів наукової апаратури, що бо забезпечує як безпосередні вимірювання параметрів і складу навколишнього середовища, так і дистанційні хімічні та мікрофізичні дослідження на відстані до декількох кілометрів від літака.Internet 04/15/2019), which includes the high-altitude aircraft M-55 "CHGEOPHYSIKA", made with the possibility of conducting research in the stratosphere at heights of up to 20 km, carrying out ecological monitoring of the air environment, water basins and land, being in an experimental high-altitude flight for more than 6 hours and to carry on board 1500-2000 kilograms of scientific equipment, which provides both direct measurements of the parameters and composition of the environment, as well as remote chemical and microphysical studies at a distance of up to several kilometers from the aircraft.
Літак М-55 має такі висотні характеристики, які в комплексі з великою вантажопідйомністю роблять літак незамінним при проведенні досліджень верхніх шарів атмосфери.The M-55 aircraft has such high-altitude characteristics, which, in combination with a large carrying capacity, make the aircraft indispensable for conducting studies of the upper layers of the atmosphere.
Відома система має ряд суттєвих недоліків.The known system has a number of significant drawbacks.
Відома система є громіздкою, матеріалоємною, недостатньо маневреною, має складну конструкцію, потребує наявності щонайменше одного пілота. Використовуваний літак не може парити у повітрі на одному місці при необхідності, та може проводити дослідження тільки у верхніх шарах атмосфери. Система не забезпечує отримання точних результатів на різній висоті в атмосфері, що обмежує сферу використання та знижує ефективність. Із використанням відомої системи неможливо досліджувати потоки і брати проби з них.The known system is bulky, material-intensive, not maneuverable enough, has a complex design, and requires the presence of at least one pilot. The used aircraft cannot hover in the air in one place if necessary, and can conduct research only in the upper layers of the atmosphere. The system does not provide accurate results at different altitudes in the atmosphere, which limits the scope of use and reduces efficiency. With the use of the known system, it is impossible to examine streams and take samples from them.
Складність, громіздкість, висока вартість виробництва та експлуатації системи, а також те, що літак може знаходитись у повітрі не більше шести годин, не дозволяє використовувати її для безперервного моніторингу атмосфери.The complexity, bulkiness, high cost of production and operation of the system, as well as the fact that the aircraft can be in the air for no more than six hours, do not allow it to be used for continuous monitoring of the atmosphere.
Також із використанням відомої системи неможливий миттєвий аналіз потоків та створенняAlso, instant flow analysis and creation is not possible using the known system
ЗО-карт знаходження та переміщення забруднюючих речовин, а також визначення великої кількості, щонайменше сорока, речовин у атмосфері.ZO-maps for the location and movement of pollutants, as well as the determination of a large number of at least forty substances in the atmosphere.
З рівня техніки відома система, яку використовують у способі дистанційного вимірювання концентрації газів в атмосфері (ВО 2679455 02, МПК СО1ТМ 21/61, Е170О 5/02, опубл. 11.02.2019, бюл. Мо 5), яка включає встановлений на літальному апараті дистанційний газоаналізатор, що містить оптичний блок і засоби обробки даних, при цьому оптичний блок включає лазерний модуль з доданими лазером, аналітичний канал, об'єктив, дзеркало аналітичного каналу, оптичний фільтр, фотоприймач аналітичного сигналу і реперний канал, в якому частину випромінювання лазера пропускають через кювету з газом, який детектують, і фокусують на фотоприймачі реперного каналу, що містить фотодіод, виконаний з діаметром фоточутливої області в 1 мм, а частину випромінювання, розсіяного об'єктом, подають на параболічне дзеркало і фокусують через оптичний фільтр на фотоприймачі, який містить фотодіод, виконаний з діаметром фоточутливої області в 2 мм, причому дистанційний газоаналізатор автоматизований за допомогою засобу обробки даних, з'єднаних з компонентами оптичного блока дистанційного газоаналізатора за допомогою багатофункціональної цифровий плати, щоFrom the state of the art, a system is known that is used in the method of remote measurement of the concentration of gases in the atmosphere (VO 2679455 02, МПК СО1ТМ 21/61, Е170О 5/02, publ. 11.02.2019, Bull. Mo 5), which includes a device installed on an aircraft a remote gas analyzer containing an optical unit and data processing means, while the optical unit includes a laser module with an added laser, an analytical channel, a lens, a mirror of the analytical channel, an optical filter, a photoreceiver of the analytical signal and a reference channel in which part of the laser radiation is passed through the cuvette with the gas that is detected and focused on the photodetector of the reference channel, which contains a photodiode made with a photosensitive area diameter of 1 mm, and part of the radiation scattered by the object is fed to a parabolic mirror and focused through an optical filter on the photodetector, which contains a photodiode made with a diameter of the photosensitive area of 2 mm, and the remote gas analyzer is automated using a means of data sets connected to the components of the optical unit of the remote gas analyzer by means of a multifunctional digital board, which
Зо включає в себе аналого-дифровий перетворювач (АЦП) і два цифро-аналогових перетворювачі (ЦАП), ї аналогового інтерфейсного модуля, змінюють і стабілізують температуру діодного лазера, при цьому перебудовують частоту випромінювання діодного лазера в діапазоні до 100 см" по хвильовому числу, змінюють величину струму живлення діодного лазера і здійснюють сканування в межах до 5 см-1, подають посилені сигнали з фотоприймачів аналітичного А (У і реперного К (Ю каналів на входи АЦП, і обробляють сигнали в режимі реального часу, обчислюють середню концентрацію газу на трасі від приладу до поверхні Землі,It includes an analog-to-digital converter (ADC) and two digital-to-analog converters (DACs) of the analog interface module, which change and stabilize the temperature of the diode laser, while adjusting the frequency of the diode laser radiation in the range of up to 100 cm" in terms of wave number, change the value of the power supply current of the diode laser and perform scanning within the range of up to 5 cm-1, send amplified signals from the photodetectors of the analytical A (U) and reference K (Y channels to the ADC inputs, and process the signals in real time, calculate the average gas concentration on the track from the device to the surface of the Earth,
Із використанням відомої системи в режимі реального часу здійснюють автоматичне вимірювання та збір даних концентрації газів в атмосфері за допомогою встановленого на літальному апараті дистанційного газоаналізатора.With the use of a known system in real time, automatic measurement and data collection of the concentration of gases in the atmosphere are carried out using a remote gas analyzer installed on the aircraft.
При цьому обробка згаданих сигналів включає етапи, на яких: визначають кроскореляційну функцію РЕ(2)-ІА(Ю"В(н2) й визначають автокореляційну функцію сигналу реперного каналу: (2)-| В(Д" (ак здійснюють фільтрації шуму згаданого сигналу в аналітичному каналі, використовуючи значення даних функцій, визначають коефіцієнт кроскореляції в залежності від значень Е (7) і 5 (7) ії визначають концентрацію газу в аналітичному каналі в залежності від коефіцієнта кроскореляції, концентрації газу в реперній кюветі, довжини оптичного шляху в аналітичному і реперному каналах відповідно; потім проводять одночасне детектування по різних лініях поглинання із забезпеченням широкого динамічного діапазону вимірюваних концентрацій газу в приземному шарі атмосфери, при цьому визначають величину витоку газу уздовж довжини оптичного шляху від приладу до топографічного об'єкта при обліку швидкості і напрямку вітру і результати вимірювань виводять на екран монітора в режимі реального часу протягом польоту літального апарата і одночасно записують в пам'ять комп'ютера для післяполітної обробки.At the same time, the processing of the mentioned signals includes stages in which: the cross-correlation function PE(2)-IA(Y"V(n2) is determined and the autocorrelation function of the signal of the reference channel is determined: (2)-| В(Д" (ak) noise filtering of the mentioned of the signal in the analytical channel, using the values of these functions, determine the cross-correlation coefficient depending on the values of E (7) and 5 (7) and determine the gas concentration in the analytical channel depending on the cross-correlation coefficient, the gas concentration in the reference cuvette, the length of the optical path in the analytical and reference channels, respectively; then simultaneous detection is carried out along different absorption lines to ensure a wide dynamic range of measured gas concentrations in the surface layer of the atmosphere, while determining the amount of gas leakage along the length of the optical path from the device to the topographic object while taking into account the wind speed and direction and the measurement results are displayed on the monitor screen in real time during the flight of the aircraft of the device and are simultaneously recorded in the computer memory for post-flight processing.
Детектування здійснюють кожні 1,33 м/сек.Detection is carried out every 1.33 m/sec.
Здійснюють одночасне детектування газів, що мають близько розташованих «лінії поглинання в межах струмового сканування довжини хвилі випромінювання. Вимірюють просторовий розподіл детектованого газу в околиці місця витоку, при цьому вимірюють поточні координати за допомогою приладу супутникової системи глобального позиціонування ОРЗ і обробляють дані СРО в програмі управління, обчислюють траєкторію польоту літального апарата з синхронною реєстрацією концентрації детектованого газу. бо Заявленим технічним результатом відомого рішення є своєчасне виявлення витоків метану.Simultaneous detection of gases with closely spaced "absorption lines" within the limits of current scanning of the radiation wavelength is carried out. They measure the spatial distribution of the detected gas in the vicinity of the leak site, while measuring the current coordinates with the help of the satellite system of the global positioning system of the ORZ and processing the SRO data in the control program, calculating the flight trajectory of the aircraft with synchronous registration of the concentration of the detected gas. because the declared technical result of the known solution is the timely detection of methane leaks.
Відома система є мобільною, оскільки відома система використовує літальний апарат, такий як літак, гелікоптер, стратостат, на якому встановлюють газоаналізатор, і при використанні гелікоптера можливий моніторинг в кількох шарах атмосфери. При цьому відома система має ряд суттєвих недоліків.The known system is mobile, because the known system uses an aircraft such as an airplane, a helicopter, a stratostat, on which a gas analyzer is installed, and when using a helicopter, monitoring in several layers of the atmosphere is possible. At the same time, the known system has a number of significant shortcomings.
Відома система є високовартісною, має знижену надійність, є недостатньо маневреною і є витратною при використанні, оскільки є громіздкою, матеріалоємною, має складну конструкцію, потребує наявності щонайменше одного пілота. З цих причин неможливо використовувати відому систему для безперервного моніторингу атмосфери.The known system is expensive, has reduced reliability, is not maneuverable enough and is expensive to use, as it is bulky, material-intensive, has a complex design, and requires the presence of at least one pilot. For these reasons, it is not possible to use the known system for continuous monitoring of the atmosphere.
Також суттєвим недоліком відомої системи є те, що із її використанням можливо визначати концентрації лише одного або двох газів.Also, a significant drawback of the known system is that with its use it is possible to determine the concentrations of only one or two gases.
Вона призначена для вимірювання концентрації в атмосфері газу етану і/або метану. Гази, що мають близько розташовані лінії поглинання в межах струмового сканування довжини хвилі випромінювання, детектуются одночасно, зокрема, це можливо для таких газів, як метан і етан.It is intended for measuring the concentration of ethane and/or methane gas in the atmosphere. Gases with closely spaced absorption lines within the current scan of the radiation wavelength are detected simultaneously, in particular, this is possible for gases such as methane and ethane.
При цьому відома система прив'язана до конкретного об'єкта з метою визначення витоків газу.At the same time, the known system is tied to a specific object in order to determine gas leaks.
Найближчим аналогом вибрана система моніторингу забруднення повітря, яка контролює забруднення повітря з використанням даних про забруднення повітря для різних нестаціонарних грунтів, площі і дозволяє отримати просторову інформацію про відповідні земельні ділянки (опубл. КА 20120071816), яка включає безпілотний літальний апарат, що містить блок керування польотом для прийому інформації про політ повітряного судна з пристрою вимірювання положення; блок збору даних датчика для отримання даних датчика; блок вимірювання газу для отримання даних вимірювання газу; а також бортовий комп'ютер для прийому польоту повітряного судна від контролера повітряного судна, управління блоком управління польотом для отримання інформації про політ повітряного судна, управління блоком збору даних датчика для вимірювання даних датчика і управління блоком вимірювання газу для отримання даних вимірювання газу в тій же області і в той же момент, коли дані датчика отримані.The closest analogue is the air pollution monitoring system, which monitors air pollution using air pollution data for various non-stationary soils, areas and allows obtaining spatial information about the relevant land plots (publ. KA 20120071816), which includes an unmanned aerial vehicle containing a control unit by flight to receive information about the flight of the aircraft from the position measurement device; sensor data collection unit for receiving sensor data; gas measurement unit for obtaining gas measurement data; as well as an on-board computer for receiving the flight of the aircraft from the aircraft controller, controlling the flight control unit for obtaining information about the flight of the aircraft, controlling the sensor data acquisition unit for measuring sensor data and controlling the gas measurement unit for obtaining gas measurement data in the same area and at the same moment when the sensor data is received.
Безпілотний літальний апарат додатково містить перший передавач/приймач даних для передачі даних вимірювань газу, даних датчика та інформації про політ на контролерThe unmanned aerial vehicle further includes a first data transmitter/receiver for transmitting gas measurement data, sensor data, and flight information to a controller
Зо повітряного судна і прийому місії повітряного судна від контролера повітряного судна.From the aircraft and receiving the aircraft mission from the aircraft controller.
Передавач/приймач даних містить: антенний блок для прийому високочастотного сигналу від контролера повітряного судна, коли антенний блок знаходиться в режимі прийому, і передачі високочастотного сигналу на контролер повітряного судна, коли антенний блок знаходиться в режимі передачі; дуплексний модуль для установки стану антенного блока в режим прийому або режимі передачі; приймальний блок для перетворення високочастотного сигналу, прийнятого від антенного блока через дуплексний блок; інтегрований модемний блок для перетворення перетвореного високочастотного сигналу в сигнал основної смуги частот, коли антенний блок знаходиться в режимі прийому, і перетворення сигналу основної смуги частот у високочастотний сигнал, коли антенний блок знаходиться в режимі передачі; передавальний блок для перетворення перетвореного сигналу основної смуги частот у високочастотний сигнал; а також підсилювальний блок для посилення перетвореного високочастотного сигналу і передачі посиленого сигналу на контролер повітряного судна.The data transmitter/receiver includes: an antenna unit for receiving a high-frequency signal from the aircraft controller when the antenna unit is in receive mode, and transmitting the high-frequency signal to the aircraft controller when the antenna unit is in transmit mode; duplex module for setting the state of the antenna unit to the reception mode or the transmission mode; receiving unit for converting the high-frequency signal received from the antenna unit through the duplex unit; an integrated modem unit for converting the converted high-frequency signal into a baseband signal when the antenna unit is in receive mode, and converting the baseband signal into a high-frequency signal when the antenna unit is in transmit mode; a transmission unit for converting the transformed signal of the main frequency band into a high-frequency signal; as well as an amplifier unit for amplifying the converted high-frequency signal and transmitting the amplified signal to the aircraft controller.
Блок управління польотом виконаний з можливістю приймання географічної просторової інформації про земні області, з яких вимірюються дані вимірювання газу, і інформацію про стан повітряного судна. Блок збору даних датчика приймає цифрові аерофотознімки і дані лазерного сканера, які повинні використовуватися для тривимірного відображення даних вимірювання газу, виміряних в режимі реального часу. Контролер повітряного судна містить:The flight control unit is made with the possibility of receiving geographic spatial information about the land areas from which gas measurement data is measured, and information about the state of the aircraft. The sensor data acquisition unit accepts digital aerial photographs and laser scanner data to be used for 3D display of real-time gas measurement data. The aircraft controller contains:
Другий передавач/приймач даних для передачі місії безпілотного літального апарата і отримання інформації про результат, що відповідає місії безпілотного літального апарата, від безпілотного літального апарата; а також блок обробки даних для генерування тривимірної географічної просторової інформації про індекси забруднення повітря з використанням інформації про результат, що відповідає місії безпілотного літального апарата, візуалізації згенерованої інформації і генерування місії безпілотного літального апарату. Контролер повітряного судна містить блок обробки даних, що виконує процес формування зображення і процес калібрування камери з використанням даних датчика, генерує тривимірну географічну просторову інформацію шляхом застосування прямої орієнтації з використанням інформації про політ і візуалізує згенеровану інформацію. Контролер повітряного судна, в якому міститься інформація про результат, відповідна місії безпілотного літального апарата, містить дані вимірювання газу, дані датчика і інформацію про політ. Інформація про політ містить бо географічну просторову інформацію про земні зоні ії інформацію про стан повітряного судна.A second data transmitter/receiver for transmitting the mission of the unmanned aerial vehicle and receiving information about the result corresponding to the mission of the unmanned aerial vehicle from the unmanned aerial vehicle; and a data processing unit for generating three-dimensional geographic spatial information about air pollution indices using the result information corresponding to the mission of the unmanned aerial vehicle, visualizing the generated information and generating the mission of the unmanned aerial vehicle. The aircraft controller contains a data processing unit that performs the image formation process and the camera calibration process using sensor data, generates three-dimensional geographic spatial information by applying direct orientation using flight information, and visualizes the generated information. The aircraft controller, which contains the result information relevant to the unmanned aerial vehicle mission, contains gas measurement data, sensor data, and flight information. The information about the flight contains geographical spatial information about the earth's zones and information about the state of the aircraft.
Дані датчика містять цифрові аерофотознімки і дані лазерного сканера, які повинні використовуватися для тривимірного відображення даних вимірювання газу, виміряних в режимі реального часу.The sensor data contains digital aerial photographs and laser scanner data that must be used to display real-time gas measurement data in 3D.
У відомій системі вирішена задача мобільності із можливістю переміщення в атмосфері безпілотного літального апарата, що надає знімки та відома система контролює забруднення повітря з використанням даних про забруднення повітря для різних нестаціонарних грунтів, площі і дозволяє отримати просторову інформацію про відповідні земельні ділянки, однак відома система має ряд суттєвих недоліків.The known system solves the problem of mobility with the possibility of moving an unmanned aerial vehicle in the atmosphere, which provides images, and the known system monitors air pollution using air pollution data for various non-stationary soils, areas and allows obtaining spatial information about the relevant land plots, however, the known system has a number of significant shortcomings.
До недоліків відомої системи слід віднести наступне.The disadvantages of the known system include the following.
Основним недоліком відомого технічного рішення є те, що із використанням відомої системи неможливо визначати речовини, що містяться у атмосфері, тим більш велику кількість речовин, їх точні концентрації у повітрі, що знижує її ефективність, обмежує функціональність та область застосування. Із використанням відомої системи можливо лише отримувати цифрові аерофотознімки і дані лазерного сканера, які використовують для тривимірного відображення даних вимірювання газу.The main drawback of the known technical solution is that using the known system it is impossible to determine the substances contained in the atmosphere, especially the large number of substances, their exact concentrations in the air, which reduces its effectiveness, limits the functionality and scope of application. With the use of the known system, it is only possible to obtain digital aerial photographs and laser scanner data, which are used for three-dimensional display of gas measurement data.
До того ж відома система, відповідно, не дозволяє змінювати налаштування для різних речовин для їх визначення.In addition, the known system, accordingly, does not allow changing the settings for different substances for their determination.
При цьому система є складною та включає багато складових, має підвищену вагу, що призводить до зайвої витрати енергії, знижує маневреність системи. Відомі конструктивні особливості, складність виготовлення та відоме обмежене функціонування системи обумовлюють її високу вартість, низьку надійність та занадто витратне експлуатування.At the same time, the system is complex and includes many components, has increased weight, which leads to excessive energy consumption, reduces the maneuverability of the system. The known design features, the complexity of manufacturing and the known limited functioning of the system determine its high cost, low reliability and too costly operation.
В основу винаходу поставлена задача розробити надійну та ефективну з підвищеною маневреністю та енергозбереженням систему ЗЮО-моніторингу складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосфері Землі з прив'язкою до геолокації, конструктивні особливості якої забезпечили б можливість безперервної роботи з постійним моніторингом повітря та його потоків на великих ділянках атмосфери з переміщенням безпілотного літального апарата за визначеними напрямками та в різних шарах атмосфери, з можливістю визначення великої кількості забруднюючих речовин у повітрі, зокрема більше сорока, переналаштування системи на визначення іншого складу речовин, і яка б при цьому характеризувалася спрощеною конструкцією та простотою технології виготовлення, зменшеною вагою, підвищеною надійністю, легкістю експлуатації та технічного обслуговування.The invention is based on the task of developing a reliable and efficient, with increased maneuverability and energy-saving, system for monitoring the composition of air and the amount of pollutants in the Earth's atmosphere with reference to geolocation, the design features of which would provide the possibility of continuous work with constant monitoring of air and its flows on large areas of the atmosphere with the movement of an unmanned aerial vehicle in certain directions and in different layers of the atmosphere, with the possibility of determining a large number of pollutants in the air, in particular more than forty, reconfiguring the system to determine a different composition of substances, and which would be characterized by a simplified design and simplicity of technology manufacturing, reduced weight, increased reliability, ease of operation and maintenance.
Поставлена задача вирішується тим, що система ЗО-моніторингу складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосфері Землі з прив'язкою до геолокації, яка включає безпілотний літальний апарат, комп'ютеризований пристрій, згідно з винаходом, включає встановлені на безпілотному літальному апараті забірник газу, зв'язаний із регулятором швидкості потоку газу, який зв'язаний із щонайменше одним інфрачервоним Фур'є-спектрометром, який зв'язаний із щонайменше одним комп'ютеризованим пристроєм, який виконаний з можливістю обробки даних, отриманих зі щонайменше одного інфрачервоного Фур'є-спектрометра та з датчиків, який зв'язаний з щонайменше датчиками тиску та температури, модулем визначення геолокації.The task is solved by the fact that the ZO-monitoring system of air composition and the amount of pollutants in the Earth's atmosphere with reference to geolocation, which includes an unmanned aerial vehicle, a computerized device, according to the invention, includes a gas intake installed on an unmanned aerial vehicle, coupled to a gas flow rate controller coupled to at least one Fourier infrared spectrometer coupled to at least one computerized device configured to process data obtained from the at least one Fourier infrared spectrometer - spectrometer and sensors, which is connected to at least pressure and temperature sensors, a geolocation module.
Також, згідно з винаходом, забірник газу зв'язаний із регулятором швидкості потоку газу через пилозбірник.Also, according to the invention, the gas intake is connected to the gas flow rate regulator through the dust collector.
Також, згідно з винаходом, регулятор швидкості потоку газу зв'язаний із двома паралельно з'єднаними інфрачервоними Фур'є-спектрометрами, причому з другим Фур'є-спектрометром зв'язаний через каталітичний допалювач.Also, according to the invention, the gas flow rate regulator is connected to two parallel-connected infrared Fourier spectrometers, and the second Fourier spectrometer is connected through a catalytic afterburner.
Також, згідно з винаходом, інфрачервоний Фур'є-спектрометр включає осередок, об'єм якого підбирають таким чином, щоб із вибором швидкості потоку газу час затримки газу в осередку становив не більше 1 секунди.Also, according to the invention, the infrared Fourier spectrometer includes a cell, the volume of which is selected in such a way that with the selection of the gas flow rate, the gas retention time in the cell is no more than 1 second.
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій виконаний із можливістю калібрування із переналаштуванням на хімічні газоподібні речовини, які потрібно визначити, щонайменше одного Фур'є-спектрометра.Also, according to the invention, the computerized device is made with the ability to calibrate at least one Fourier spectrometer with reconfiguration for chemical gaseous substances to be determined.
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій виконаний з можливістю обробки даних щонайменше одного інфрачервоного Фур'є-спектрометра по спеціальних калібруваннях, отриманих на довжинах хвиль, характеристичних для різних хімічних речовин, наприклад дляAlso, according to the invention, the computerized device is made with the possibility of data processing of at least one infrared Fourier spectrometer according to special calibrations obtained at wavelengths characteristic of various chemical substances, for example for
СО2-2400-2250 см", для СО-2241-2032 см", виконаними для здійснення кількісного аналізу, та з можливістю побудови ЗО-карт забруднення повітря за отриманими та обробленими даними у реальному часі.СО2-2400-2250 cm", for СО-2241-2032 cm", performed for quantitative analysis, and with the possibility of building ZO-maps of air pollution based on the received and processed data in real time.
Також, згідно з винаходом, система включає щонайменше один віддалений електронний пристрій, зв'язаний з комп'ютеризованим пристроєм.Also, according to the invention, the system includes at least one remote electronic device connected to the computerized device.
Також, згідно з винаходом, встановлений інфрачервоний Фур'є-спектрометр із виконаних калібруваннями, отриманими на частотах, характерних для кожного компонента, який визначається.Also, according to the invention, an infrared Fourier spectrometer is installed with performed calibrations obtained at frequencies characteristic of each component being determined.
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій зв'язаний із модулем управління безпілотним літальним апаратом.Also, according to the invention, the computerized device is connected to the control module of the unmanned aerial vehicle.
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій включає модуль управління безпілотним літальним апаратом.Also, according to the invention, the computerized device includes an unmanned aerial vehicle control module.
Також, згідно з винаходом, як модуль визначення геолокації використаний модуль СРЗ або інший аналогічний модуль з подібними функціями.Also, according to the invention, as a geolocation module, the SRZ module or another similar module with similar functions is used.
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій виконаний з модулем М/І-Рі та/або модулем СРАБ, та/або модулем М/СОМА, та/або модулем Війеїооїй, та із можливістю безпровідного зв'язку із щонайменше одним віддаленим електронним пристроєм.Also, according to the invention, the computerized device is made with an M/I-Ri module and/or a SRAB module, and/or an M/SOMA module, and/or a Wi-Fi module, and with the possibility of wireless communication with at least one remote electronic device
Також, згідно з винаходом, що комп'ютеризований пристрій виконаний як віддалений електронний пристрій.Also, according to the invention, the computerized device is designed as a remote electronic device.
Також, згідно 3 винаходом, система включає щонайменше один зв'язаний з комп'ютеризованим пристроєм віддалений електронний пристрій, який зв'язаний із модулем управління безпілотним літальним апаратом.Also, according to the 3rd invention, the system includes at least one remote electronic device connected to the computerized device, which is connected to the control module of the unmanned aerial vehicle.
Також, згідно 3 винаходом, система включає щонайменше один зв'язаний з комп'ютеризованим пристроєм віддалений електронний пристрій, виконаний із можливістю побудови 3О-карт за отриманими та обробленими даними у реальному часі.Also, according to the 3rd invention, the system includes at least one remote electronic device connected to the computerized device, made with the possibility of building 3O-maps based on the received and processed data in real time.
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій виконаний як портативний комп'ютер, наприклад ноутбук, або смартфон, або планшет.Also, according to the invention, the computerized device is designed as a portable computer, for example, a laptop, or a smartphone, or a tablet.
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій виконаний як інтегрований у спектрометр комп'ютерний блок.Also, according to the invention, the computerized device is designed as a computer unit integrated into the spectrometer.
Також, згідно з винаходом, інфрачервоний Фур'є-спектрометр включає інфрачервоний детектор, в який інтегрований комп'ютеризований пристрій, наприклад чип або мікроконтролер.Also, according to the invention, the infrared Fourier spectrometer includes an infrared detector into which a computerized device, such as a chip or a microcontroller, is integrated.
Також, згідно з винаходом, система включає зв'язаний з комп'ютеризованим пристроєм щонайменше один віддалений електронний пристрій, виконаний як портативний комп'ютер або сервер, або стаціонарний комп'ютер, або смартфон, або планшет.Also, according to the invention, the system includes connected to the computerized device at least one remote electronic device, made as a portable computer or a server, or a stationary computer, or a smartphone, or a tablet.
Ко) Також, згідно з винаходом, система виконана з можливістю відбору проб безперервно та з можливістю визначення та розрахунку кількості хімічних речовин у потоках, що проходять через площу не менше 1072 км? або в об'ємі не менше 103 км3.,Ko) Also, according to the invention, the system is made with the possibility of sampling continuously and with the possibility of determining and calculating the amount of chemicals in flows passing through an area of at least 1072 km? or in a volume of at least 103 km3.,
Також, згідно з винаходом, комп'ютеризований пристрій виконаний з можливістю виконання не менше шести аналізів проб за хвилину.Also, according to the invention, the computerized device is designed with the ability to perform at least six sample analyzes per minute.
Перераховані ознаки запропонованого технічного рішення є суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, а їх сукупність дозволяє отримати очікуваний технічний результат - забезпечення можливості із використанням заявленої системи визначення у атмосфері на різних її рівнях та в різних напрямках з охопленням великих ділянок щонайменше сорока забруднюючих речовин, їх кількісних характеристик, щільності з високою точністю, їх розподілення та розповсюдження у горизонтальному, вертикальному напрямках, забезпечення разом із забезпеченням зниження ваги, підвищення мобільності, високої швидкодії системи та можливості безперервного частого відбору проб і їх обробки, не менш, ніж шести вимірів за хвилину, з прив'язкою відібраної проби до геолокації, створення З3О-карт забруднень повітря за отриманими даними і розрахунками потоків хімічних речовин через площу не менше 1072 кме або в об'ємі не менше 103 км3.The listed features of the proposed technical solution are essential features of the claimed invention, and their totality allows to obtain the expected technical result - providing the possibility of using the claimed system of determination in the atmosphere at different levels and in different directions covering large areas of at least forty pollutants, their quantitative characteristics, density with high accuracy, their distribution and distribution in horizontal, vertical directions, providing along with ensuring weight reduction, increased mobility, high speed of the system and the possibility of continuous frequent sampling and their processing, not less than six measurements per minute, with linking the selected sample to geolocation, creating 3O-maps of air pollution based on the received data and calculations of chemical substance flows through an area of at least 1072 km3 or in a volume of at least 103 km3.
Другим технічним результатом є забезпечення високої точності, тобто високого ступеня об'єктивності у вимірах, якості та надійності отриманих даних, точного визначення великого ряду до 1000 і більше речовин, їх щільності у атмосфері, розподілення та розповсюдження.The second technical result is the provision of high accuracy, i.e. a high degree of objectivity in measurements, quality and reliability of the obtained data, accurate determination of a large number of up to 1000 or more substances, their density in the atmosphere, distribution and distribution.
Одночасно із вказаними вище технічними результатами забезпечується зменшення габаритів, ваги складових системи та, відповідно ваги заявленої системи, зниження енергоємності, спрощення та здешевлення виробництва та експлуатації заявленої системи, підвищення надійності, ефективності, що забезпечує універсальність, розширення функціональних можливостей та сфери застосування, підвищення мобільності, незалежність від місця використання та можливість безперервної роботи системи з постійним відбором проб та отриманням точних результатів.Simultaneously with the above technical results, a reduction in dimensions, weight of the system components and, accordingly, the weight of the claimed system, reduction of energy consumption, simplification and cheaper production and operation of the claimed system, increased reliability, efficiency, which ensures universality, expansion of functional capabilities and areas of application, increased mobility , independence from the place of use and the possibility of continuous operation of the system with constant sampling and obtaining accurate results.
Також заявлена система дозволяє виявити джерело забруднення при наявності декількох потенційних джерел на досліджуваній ділянці, та може бути використана як інструмент, що забезпечує дотримання міжнародних угод про викиди в атмосферу і контролювання потоків викидів в атмосферу через кордон країни. бо Причинно-наслідковий зв'язок суттєвих ознак запропонованого рішення з технічним результатом, що досягається, полягає в наступному.Also, the declared system allows to identify the source of pollution in the presence of several potential sources in the studied area, and can be used as a tool that ensures compliance with international agreements on emissions into the atmosphere and control of the flow of emissions into the atmosphere across the country's border. because the causal relationship between the essential features of the proposed solution and the achieved technical result is as follows.
Завдяки тому, що заявлена система у сукупності ознак включає встановлені на безпілотному літальному апараті забірник газу, зв'язаний із регулятором швидкості потоку газу, який зв'язаний із щонайменше одним інфрачервоним Фур'є-спектрометром, який зв'язаний із щонайменше одним комп'ютеризованим пристроєм, який виконаний з можливістю обробки даних, отриманих зі щонайменше одного інфрачервоного Фур'є-спектрометра та з датчиків, який зв'язаний зі щонайменше датчиками тиску та температури, модулем визначення геолокації, та із щонайменше одним віддаленим електронним пристроєм забезпечується безперервна робота системи з точним визначенням складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосфері Землі з прив'язкою до геолокації та отримання цих результатів на віддаленому електронному пристрої в реальному часі, а перелік розпізнаваних системою речовин може бути від сорока до тисячі і більше. При цьому система має зменшені габарити та зменшену вагу складових за рахунок виконання та встановлення для моніторингу повітря на безпілотному літальному апараті забірника газу, регулятора швидкості потоку газу, щонайменше одного інфрачервоного Фур'є-спектрометра, комп'ютеризованого пристрою, датчиків, модуля визначення геолокації, що робить її універсальною, більш маневреною, підвищує швидкодію, надійність, розширює функціональні можливості та забезпечує можливість використання будь яких типів безпілотних літальних апаратів.Due to the fact that the claimed system in a set of features includes a gas intake installed on an unmanned aerial vehicle, connected to a gas flow rate regulator, which is connected to at least one infrared Fourier spectrometer, which is connected to at least one computer a computerized device, which is made with the possibility of processing data obtained from at least one infrared Fourier spectrometer and from sensors, which is connected to at least pressure and temperature sensors, a module for determining geolocation, and with at least one remote electronic device, continuous operation of the system is ensured with accurate determination of the composition of air and the amount of pollutants in the Earth's atmosphere with reference to geolocation and receiving these results on a remote electronic device in real time, and the list of substances recognized by the system can be from forty to a thousand or more. At the same time, the system has reduced dimensions and reduced weight of components due to the implementation and installation for air monitoring on an unmanned aerial vehicle of a gas intake, a gas flow rate regulator, at least one infrared Fourier spectrometer, a computerized device, sensors, a geolocation module, which makes it universal, more maneuverable, increases speed, reliability, expands functionality and provides the possibility of using any types of unmanned aerial vehicles.
При цьому заявлена сукупність суттєвих ознак дозволяє забезпечити точність, високу якість, надійність отримуваних із використанням заявленої системи результатів дослідження проб та визначення забруднюючих речовин широкого спектра у повітрі на різних рівнях атмосфери з охопленням необхідних ділянок з прив'язкою до геолокації.At the same time, the declared set of essential features allows to ensure the accuracy, high quality, and reliability of the test results obtained using the declared system and the determination of a wide range of pollutants in the air at different levels of the atmosphere, covering the necessary areas with reference to geolocation.
З використанням у заявленій послідовності з'єднання регулятора швидкості потоку газу забезпечується можливість співвіднесення результатів складу повітря з СРО координатами з точністю не менш ніж 1 м. Без застосування регулятора швидкості потоку газу неможливо домогтися кількісного визначення хімічних речовин в потоці газу в системі, що використовує безпілотний літальний апарат - дрон/квадрокоптер та детектор/аналізатор. Регулятор швидкості потоку газу дає можливість подавати потік повітря із визначеною швидкістю, щоб забезпечити високу точність, якість і надійність даних інфрачервоного Фур'є-спектрометра дляWith the use of the gas flow rate regulator connection in the declared sequence, it is possible to correlate the results of the air composition with SRO coordinates with an accuracy of at least 1 m. Without the use of the gas flow rate regulator, it is impossible to achieve quantitative determination of chemicals in the gas flow in a system that uses an unmanned aircraft - drone/quadcopter and detector/analyzer. The gas flow rate controller allows the flow of air to be supplied at a specified rate to ensure high accuracy, quality and reliability of the infrared Fourier spectrometer data for
Зо їх співвідношення з місцем розташування забору проби в тривимірному просторі для визначення потоку хімічних речовин через задану площу або об'єм.From their relationship with the location of sampling in three-dimensional space to determine the flow of chemicals through a given area or volume.
Застосування у сукупності ознак щонайменше одного інфрачервоного Фур'є-спектрометра забезпечує по перше, можливість миттєвого аналізу отриманого спектра з метою отримання інформації про склад повітря і концентрації щонайменше сорока речовин у атмосфері із одночасним переміщенням безпілотного літального апарата, по друге отримання точних, високої якості та надійних результатів з прив'язкою до геолокації, по третє зменшення ваги, спрощення конструкції та здешевлення виготовлення та експлуатації системи, підвищення надійності, розширення сфери застосування.The use of a set of features of at least one infrared Fourier spectrometer provides, firstly, the possibility of instant analysis of the received spectrum in order to obtain information about the composition of the air and the concentration of at least forty substances in the atmosphere with the simultaneous movement of an unmanned aerial vehicle, and secondly, obtaining accurate, high-quality and reliable results linked to geolocation, for the third time weight reduction, design simplification and lower cost of manufacturing and operation of the system, increased reliability, expansion of the scope of application.
Комп'ютеризований пристрій із отриманням даних з інфрачервоного Фур'є-спектрометра обробляє або одразу передає на віддалений комп'ютер. При цьому дані про кількісні потоки різних газів (більше 40 компонентів одночасно) генеруються комп'ютеризованим пристроєм системи, що основано на унікальних калібруваннях, отриманих на частотах, характерних для кожного компонента, який визначається, і співвідносяться з даними геолокації, що у сукупності ознак дозволяє забезпечити безперебійну роботу, підвищену швидкодію системи, точність результатів та розширення функціональних можливостей.A computerized device receiving data from an infrared Fourier spectrometer processes or immediately transmits to a remote computer. At the same time, data on the quantitative flows of various gases (more than 40 components at the same time) are generated by a computerized device of the system, which is based on unique calibrations obtained at frequencies characteristic of each component that is determined, and is correlated with geolocation data, which, in combination with features, allows ensure smooth operation, increased system speed, accuracy of results and expansion of functionality.
Із використанням датчиків тиску та температури забезпечується можливість визначення щільності повітря/газу, що у сукупності ознак дозволяє забезпечити безперебійну роботу із прив'язкою до геолокації та отриманням точних результатів, підвищену швидкодію системи та розширення функціональних можливостей. Датчик тиску також може бути використаний для визначення висоти.With the use of pressure and temperature sensors, it is possible to determine the air/gas density, which, in combination, allows for uninterrupted work with geolocation and obtaining accurate results, increased system speed and expansion of functionality. A pressure sensor can also be used to determine altitude.
Наявність у сукупності ознак щонайменше одним віддаленим електронним пристроєм дозволяє отримувати результати у реальному часі, обробляти та дублювати ці результати, контролювати роботу системи, здійснювати управляння роботою, що також забезпечує у сукупності ознак підтримання безперебійної роботи системи, підвищення надійності системи, отримання, обробку та збереження точних результатів, побудову ЗО-карт за результатами з прив'язкою до геолокації, що дозволяє отримати повні просторові надійні та точні відомості про забруднення повітря у атмосфері на різних рівнях, переміщення потоків забрудненого повітря, у тому числі через кордон.The presence of at least one remote electronic device in a set of features allows you to receive results in real time, process and duplicate these results, monitor the system's operation, manage work, which also ensures that the set of features maintains the smooth operation of the system, increases the reliability of the system, receives, processes and saves accurate results, construction of ZO-maps based on the results with reference to geolocation, which allows to obtain complete spatial reliable and accurate information about air pollution in the atmosphere at different levels, movement of polluted air flows, including across the border.
Із виконанням забірника газу, зв'язаним із регулятором швидкості потоку газу через пило збірник, забезпечується отримання проб без зайвих механічних домішок, що забезпечує підвищення точності результатів та надійності роботи системи.With the implementation of the gas collector connected to the regulator of the gas flow rate through the dust collector, it is ensured that samples are obtained without unnecessary mechanical impurities, which ensures an increase in the accuracy of the results and the reliability of the system.
Із виконанням регулятора швидкості потоку газу, зв'язаним із двома паралельно з'єднаними інфрачервоними Фур'є-спектрометрами, причому з другим Фур'є-спектрометром забезпечується можливість подачі та регулювання потоків на обох використаних інфрачервоних Фур'є- спектрометрах. При цьому використання другого зв'язаного з регулятором швидкості потоку газу через каталітичний допалювач інфрачервоний Фур'є-спектрометр дозволяє через паралельний канал визначати найбільш поширені хімічні елементи в складі забруднювачів, такі як вуглець, азот, сірка і водень в потоці. Цей канал вимірювань може містити ті ж самі комплектуючі, що і перший канал, додатково включаючи каталітичний допалювач хімічних речовин до СО», 50»,With the implementation of the gas flow rate controller connected to two parallel-connected infrared Fourier spectrometers, with the second Fourier spectrometer providing the ability to supply and control the flows on both used infrared Fourier spectrometers. At the same time, the use of a second infrared Fourier spectrometer connected to the speed regulator of the gas flow through the catalytic afterburner makes it possible to determine the most common chemical elements in the composition of pollutants, such as carbon, nitrogen, sulfur and hydrogen in the flow, through a parallel channel. This measurement channel can contain the same components as the first channel, additionally including a catalytic afterburner of chemicals to CO", 50",
МО»: і води. Таким чином, це дозволяє робити безперервний СНМЗ аналіз газу з високою точністю. Порівняння СНМ5 аналізу газів дозволить багаторазово збільшити розширення аналізу речовин за часом і точність цього аналізу в порівнянні з існуючими аналогами.MO": and water. Thus, it allows you to make continuous SNMZ gas analysis with high accuracy. Comparison of SNM5 analysis of gases will allow to increase the expansion of the analysis of substances over time and the accuracy of this analysis many times compared to existing analogues.
Виконання комп'ютеризованого пристрою із можливістю калібрування із переналаштуванням щонайменше одного Фур'є-спектрометра дозволяє розширити перелік речовин, що визначаються та пристосувати до вихідних умов на місцевості.The implementation of a computerized device with the possibility of calibration with reconfiguration of at least one Fourier spectrometer allows to expand the list of substances to be determined and adapt to the original conditions on the ground.
Використання інфрачервоного Фур'є-спектрометра із калібруваннями, отриманими на частотах, характерних для кожного компонента, який визначається, дозволяє розширити спектр розпізнаваних речовин, спростити використання системи, підвищити точність отримуваних результатів, надійність та швидкодію заявленої системи.The use of an infrared Fourier spectrometer with calibrations obtained at frequencies characteristic of each component that is determined allows to expand the range of recognized substances, simplify the use of the system, increase the accuracy of the obtained results, reliability and speed of the declared system.
Зв'язок комп'ютеризованого пристрою або наявність у його складі модуля управління безпілотним літальним апаратом дозволяє контролювати роботу, безпосередньо управляти безпілотним літальним апаратом, що дозволяє підвищити надійність, швидкодію заявленої системи.The connection of a computerized device or the presence of an unmanned aerial vehicle control module in its composition allows you to control the operation, directly control an unmanned aerial vehicle, which allows you to increase the reliability and speed of the declared system.
Варіант виконання віддаленого електронного пристрою зв'язаним із модулем управління безпілотним літальним апаратом дозволяє віддалено контролювати параметри, політ, керувати та встановлювати алгоритм польоту.The version of the remote electronic device connected to the control module of the unmanned aerial vehicle allows to remotely control the parameters, flight, control and set the flight algorithm.
Виконання інфрачервоного Фур'є-спектрометра із інфрачервоним детектором, в якийImplementation of an infrared Fourier spectrometer with an infrared detector, in which
Зо інтегрований комп'ютеризований пристрій, наприклад чип або мікроконтролер, дозволяє забезпечити миттєвий аналіз отриманого спектра з миттєвим отриманням даних про склад повітря, концентрації хімічних речовин і прив'язки даних до геолокації.An integrated computerized device, such as a chip or a microcontroller, allows for instant analysis of the received spectrum with instant data on the composition of the air, the concentration of chemical substances, and the linking of data to geolocation.
Підбор об'єму осередку ІЧ Фур'є-спектрометра і швидкості потоку газу таким чином, щоб час затримки газу в осередку становив не більше 1 секунди дозволяє отримати високу роздільну здатність відбору проб за часом та, відповідно, і по простору.Selecting the volume of the cell of the IR Fourier spectrometer and the gas flow rate in such a way that the gas retention time in the cell is no more than 1 second makes it possible to obtain a high resolution of sampling in time and, accordingly, in space.
За рахунок виконання системи з можливістю відбору проб безперервно та з можливістю визначення та розрахунку кількості хімічних речовин у потоках, що проходять через площу не менше 102 кме або в об'ємі не менше 103 км3 та виконання комп'ютеризованого пристрою з можливістю виконання не менше шести аналізів проб за хвилину забезпечується висока точність, тобто високий ступінь об'єктивності у вимірах, висока якість та надійності отриманих даних, точне визначення речовин, їх щільності у атмосфері, розподілення та розповсюдження.Due to the implementation of a system with the possibility of sampling continuously and with the possibility of determining and calculating the amount of chemical substances in flows passing through an area of at least 102 km3 or in a volume of at least 103 km3 and the implementation of a computerized device with the possibility of performing at least six of sample analyzes per minute ensures high accuracy, that is, a high degree of objectivity in measurements, high quality and reliability of the obtained data, accurate determination of substances, their density in the atmosphere, distribution and distribution.
Із використанням заявленої системи можливо отримати дані - скільки хімічних речовин в секунду випромінює певний об'єм/поверхня (хімічний завод, місто, країна) і в яку точку Землі, і з якою швидкістю ці речовини переносяться.With the use of the declared system, it is possible to obtain data - how many chemical substances per second are emitted by a certain volume/surface (chemical plant, city, country) and to which point of the Earth, and at what speed these substances are transferred.
Отже, система ЗО-моніторингу складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосферіTherefore, the ZO-monitoring system of air composition and the amount of pollutants in the atmosphere
Землі з прив'язкою до геолокації, що пропонується, має просту конструкцію, включає елементи із малою вагою та малими габаритами, що робить її універсальною, дозволяє із високою точністю визначати велику кількість речовин, які забруднюють повітря, визначати напрямки потоків та концентрації, при цьому має низьку собівартість виготовлення та є легкою в експлуатації й технічному обслуговуванні. У різних модифікаціях вона може бути застосована для експлуатації у різних умовах та визначення багатьох речовин з вмісту забруднюючих домішок у повітрі.The earth with reference to geolocation, which is offered, has a simple design, includes elements with low weight and small dimensions, which makes it universal, allows to determine with high accuracy a large number of substances that pollute the air, to determine the directions of flows and concentrations, while has a low production cost and is easy to operate and maintain. In various modifications, it can be used for operation in various conditions and determination of many substances from the content of pollutants in the air.
Подальша суть винаходу пояснюється в описі, який наведено нижче як необмежувальний варіант виконання, з посиланням на ілюстративний матеріал, на якому зображено: фіг. 1 - Схематичне зображення запропонованої системи; фіг. 2 - Схематичне зображення роботи запропонованої системи;The further essence of the invention is explained in the description, which is given below as a non-limiting embodiment, with reference to the illustrative material, which shows: fig. 1 - Schematic representation of the proposed system; fig. 2 - Schematic representation of the operation of the proposed system;
Запропонована система у варіанті виконання, що не є єдино можливим, включає встановлені на безпілотному літальному апараті 1 паралельно підключені інфрачервоні Фур'є- спектрометри 2, 3. Фур'є-спектрометри попередньо відкалібровані за спектрами речовин для бо визначення їх в атмосфері при їх наявності. Інфрачервоні Фур'є-спектрометри виконані із калібруваннями, отриманими на частотах, характерних для кожного компонента, який визначається.The proposed system, in a version that is not the only possible one, includes parallel-connected infrared Fourier spectrometers 2, 3 installed on the unmanned aerial vehicle 1. Fourier spectrometers are pre-calibrated according to the spectra of substances in order to determine them in the atmosphere if they are present . Infrared Fourier spectrometers are made with calibrations obtained at frequencies characteristic of each component being determined.
Щонайменше Фур'є-спектрометр 2 включає джерело інфрачервоного випромінювання 4, газовий осередок 5 і систему дзеркал в ній 6, а також інфрачервоний детектор 7 (ІЧ-детектор).At least the Fourier spectrometer 2 includes a source of infrared radiation 4, a gas cell 5 and a system of mirrors in it 6, as well as an infrared detector 7 (IR detector).
До входу одного Фур'є-спектрометра 2 підключений вихід встановленого на безпілотному літальному апараті 1 регулятора швидкості потоку газу 11, а до входу іншого Фур'є- спектрометра підключений вихід встановленого на безпілотному літальному апараті 1 каталітичного допалювача 8. При цьому на безпілотному літальному апараті 1 також встановлені забірник газу 9, зв'язаний через пилозбірник 10 із регулятором швидкості потоку газу 11, який зв'язаний із одним інфрачервоним Фур'є-спектрометром 1 безпосередньо, а з іншим Фур'є-спектрометром 2 - через каталітичний допалювач 8. Інфрачервоні Фур'є- спектрометр 2, З з'єднані із щонайменше одним комп'ютеризованим пристроєм 12, який зв'язаний зі щонайменше датчиком тиску 13 та датчиком температури 14, модулем визначення геолокації 15. Комп'ютеризований пристрій 12 зв'язаний засобами безпровідного зв'язку із розташованим віддалено, за межами вказаного вище безпілотного літального апарата, наприклад поруч із землею, щонайменше одним віддаленим електронним пристроєм 16.The output of the gas flow rate regulator 11 installed on the unmanned aerial vehicle 1 is connected to the input of one Fourier spectrometer 2, and the output of the catalytic afterburner 8 installed on the unmanned aerial vehicle 1 is connected to the input of the other Fourier spectrometer. 1, a gas intake 9 is also installed, connected through a dust collector 10 to a gas flow rate regulator 11, which is connected to one infrared Fourier spectrometer 1 directly, and to another Fourier spectrometer 2 - through a catalytic afterburner 8. Infrared Fourier spectrometers 2, C are connected to at least one computerized device 12, which is connected to at least a pressure sensor 13 and a temperature sensor 14, a geolocation module 15. The computerized device 12 is connected by means of wireless communication with a remotely located, outside the above-mentioned unmanned aerial vehicle, for example near the ground, at least one remote electronic im device 16.
Датчик тиску 13 та датчик температури 14 можуть бути виконані як єдиний пристрій, в єдиному корпусі.Pressure sensor 13 and temperature sensor 14 can be made as a single device, in a single housing.
Комп'ютеризований пристрій 12 виконаний з можливістю обробки даних, отриманих зі щонайменше одного інфрачервоного Фур'є-спектрометра та з датчиківThe computerized device 12 is made with the possibility of processing data received from at least one infrared Fourier spectrometer and sensors
Комп'ютеризований пристрій 12 включає дані про калібровки для миттєвого визначення заданих речовин. Кількість речовин, що визначають із використанням заявленої системи, може сягати 1000 ії більше. Комп'ютеризований пристрій 12 виконаний із можливістю калібрування із переналаштуванням щонайменше одного Фур'є-спектрометра.The computerized device 12 includes calibration data for instant determination of specified substances. The number of substances determined using the declared system can reach 1000 or more. The computerized device 12 is designed with the ability to calibrate with reconfiguration of at least one Fourier spectrometer.
У варіанті виконання комп'ютеризований пристрій 12 може бути встановлений у ІЧ-детекторіIn an embodiment, the computerized device 12 can be installed in the IR detector
Фур'є-спектрометра.Fourier spectrometer.
Комп'ютеризований пристрій 12 в залежності від варіанта виконання може бути виконаний як комп'ютерний блок або чип, або мікроконтролер, або портативний комп'ютер, або смартфон, або планшет.The computerized device 12, depending on the variant of execution, can be made as a computer block or chip, or a microcontroller, or a portable computer, or a smartphone, or a tablet.
Зо Комп'ютеризований пристрій 12 виконаний з модулем М/і-Рі талабо модулем СРНА5, та/або модулем МУСОМА, та/або модулем Віиєїооїй, та із можливістю безпровідного зв'язку із віддаленим електронним пристроєм 16.The computerized device 12 is made with an M/i-Ri module or a SPRNA5 module, and/or a MUSOMA module, and/or a Wi-Fi module, and with the possibility of wireless communication with a remote electronic device 16.
Комп'ютеризований пристрій 12 може бути зв'язаний із модулем управління безпілотним літальним апаратом 1 або включати модуль управління безпілотним літальним апаратом.The computerized device 12 can be connected to the control module of the unmanned aerial vehicle 1 or include the control module of the unmanned aerial vehicle.
Забірник газу 9, пилозбірник 10, регулятор швидкості потоку газу 11, каталітичний допалювач 8, інфрачервоні Фур'є-спектрометри 2, 3, комп'ютеризований пристрій 12 можуть бути розміщеними в єдиному корпусі та складати єдиний пристрій моніторингу. До складу цього пристрою можуть також входити щонайменше датчик тиску 13 та датчик температури 14, модуль визначення геолокації 15.Gas intake 9, dust collector 10, gas flow rate regulator 11, catalytic afterburner 8, infrared Fourier spectrometers 2, 3, computerized device 12 can be placed in a single housing and make up a single monitoring device. This device may also include at least a pressure sensor 13 and a temperature sensor 14, a geolocation module 15.
У варіанті виконання із модулем управління безпілотним літальним апаратом 1 може бути з'єднаний засобами безпровідного зв'язку віддалений електронний пристрій 16.In an embodiment, a remote electronic device 16 can be connected to the control module of the unmanned aerial vehicle 1 by means of wireless communication.
На фіг. 1 стрілкою 17 показаний напрям руху.In fig. 1 arrow 17 shows the direction of movement.
Віддалений електронний пристрій 16 у варіантах виконання може бути виконаний як портативний комп'ютер або сервер, або стаціонарний комп'ютер, або смартфон, планшет.The remote electronic device 16 in the implementation options can be made as a portable computer or server, or a stationary computer, or a smartphone, tablet.
Система включає модуль із програмним забезпеченням, що міститься у комп'ютеризованому пристрої, виконаний із можливістю побудови 3О-карт складу атмосфери і потоків хімічних речовин через площу або об'єм за отриманими та обробленими даними у реальному часі.The system includes a module with software contained in a computerized device, made with the ability to build 3O-maps of the composition of the atmosphere and flows of chemical substances through an area or volume based on the received and processed data in real time.
Система виконана з можливістю відбору проб безперервно за рахунок забезпечення безперервної роботи системи на визначений час, та з можливістю визначення та розрахунку кількості хімічних речовин у потоках, що проходять через площу не менше 1072 км? або в об'ємі не менше 103 км3 за рахунок конструктивних особливостей у сукупності суттєвих ознак.Is the system designed with the possibility of continuous sampling by ensuring the continuous operation of the system for a specified time, and with the possibility of determining and calculating the amount of chemicals in flows passing through an area of at least 1072 km? or in a volume of at least 103 km3 due to structural features in the set of essential features.
Комп'ютерний пристрій відрізняється спеціальними калібруваннями, отриманими на довжинах хвиль, характеристичних для різних хімічних речовин (наприклад СО2-2400-2250 см",The computer device is distinguished by special calibrations obtained at wavelengths characteristic of various chemical substances (for example, СО2-2400-2250 cm",
СО-2241-2032 см", для більш складних речовин таких проміжків може бути декілька), виконаними для здійснення кількісного аналізу. Дане рішення дозволяє обробляти пробу з дуже високою частотою, що дозволяє розраховувати потоки хімічних речовин через площу не менше 102 кме або в об'ємі не менше 103 км3. Комп'ютеризований пристрій виконаний з можливістю виконання не менше шести аналізів проб за хвилину. Комп'ютеризований пристрій містить бо попередньо розміщені в ньому попередньо визначені спектри речовин, які потрібно визначити,СО-2241-2032 cm", for more complex substances, there may be several such intervals), performed for quantitative analysis. This solution allows you to process the sample with a very high frequency, which allows you to calculate the flow of chemical substances through an area of at least 102 km or in capacity of at least 103 km3. The computerized device is designed with the ability to perform at least six sample analyzes per minute. The computerized device contains predetermined spectra of substances that need to be determined.
зображення яких зв'язані із швидкодіючою операційною системою, яка включає модуль із спеціальним програмним забезпеченням, що управляє процесором, що дозволяє швидко робити аналіз проб.the images of which are connected to a high-speed operating system that includes a module with special software that controls the processor, which allows rapid analysis of samples.
Як модуль визначення геолокації 15 може бути використаний модуль ОР5 або інший аналогічний модуль з подібними функціями.As a geolocation module 15, the OP5 module or another similar module with similar functions can be used.
Працює заявлена система наступним чином.The declared system works as follows.
Запропонована мобільна система може виконувати безперервне кількісне визначення потоків індивідуальних газів (не менше, ніж 40 індивідуальних компонентів) через будь-яку площу в тривимірному просторі в реальному часі із використанням аналітичної системи на основі ІЧ Фур'є-спектроскопії. Під безперервним кількісним визначенням потоків індивідуальних газів слід розуміти визначення концентрації індивідуальних хімічних речовин і її зміни в часі і просторі.The proposed mobile system can perform continuous quantification of individual gas fluxes (no less than 40 individual components) through any area in three-dimensional space in real time using an analytical system based on IR Fourier spectroscopy. The continuous quantitative determination of individual gas flows should be understood as the determination of the concentration of individual chemical substances and its changes in time and space.
Заявлена система може містити паралельний канал ІЧ-вимірювання концентрації вуглецю, азоту, сірки і водню в потоці. Цей канал вимірювань може містити ті ж самі комплектуючі, що і перший канал, додатково включаючи каталітичний допалювач органічних речовин до СО», 50»,The claimed system can contain a parallel channel for IR measurement of the concentration of carbon, nitrogen, sulfur and hydrogen in the stream. This measurement channel can contain the same components as the first channel, additionally including a catalytic afterburner of organic substances to CO, 50".
МО»: і води. Таким чином, це дозволяє робити безперервний СНМ5 аналіз газу з високою точністю. Порівняння СНМ5 аналізу газів дозволить багаторазово збільшити розширення аналізу речовин за часом і точність цього аналізу в порівнянні з існуючими аналогами.MO": and water. Thus, it allows continuous SNM5 gas analysis with high accuracy. Comparison of SNM5 analysis of gases will allow to increase the expansion of the analysis of substances over time and the accuracy of this analysis many times compared to existing analogues.
Датчики тиску 13 та температури 14 використовують для визначення щільності повітря/газу.Pressure sensors 13 and temperature 14 are used to determine air/gas density.
Датчик тиску також може бути використаний для визначення висоти.A pressure sensor can also be used to determine altitude.
Комп'ютеризований пристрій 12, наприклад 8-ЕОМ, виконаний таким, що здатен обробляти дані про кількісні потоки різних газів в реальному часі (більше 40 компонентів одночасно), співвідносити їх з геолокацією відбору проби, зберігати на записуючому пристрої або у блоці пам'яті і відправляти у варіанті виконання необроблені дані на віддалений електронний пристрій 16, який обробляє дані про кількісні потоки різних газів в реальному часі (більше 40 компонентів одночасно), співвідносить їх з геолокацією відбору проби, зберігає на записуючому пристрої або у блоці пам'яті. На основі даних будують із використанням віддаленого електронного пристроюA computerized device 12, for example, an 8-computer, is made in such a way that it is capable of processing data on quantitative flows of various gases in real time (more than 40 components simultaneously), correlating them with the geolocation of sampling, storing them on a recording device or in a memory block and send, in an embodiment, raw data to a remote electronic device 16, which processes data on quantitative flows of various gases in real time (more than 40 components at the same time), correlates them with the geolocation of sampling, stores them on a recording device or in a memory block. Based on the data, they build using a remote electronic device
ЗО карти.ZO card.
Дані про кількісні потоки різних газів (більше 40 компонентів одночасно) генеруютьсяData on quantitative flows of various gases (more than 40 components simultaneously) are generated
Зо комп'ютеризованим пристроєм 12 заявленої мобільної системи, що основані на унікальних калібруваннях, отриманих на частотах характеристичних для кожного компонента, що визначається; і співвідношенні цих даних до геолокації безпілотного літального апарата 1 заявленої системи.With the computerized device 12 of the claimed mobile system, based on unique calibrations obtained at frequencies characteristic of each component being determined; and the relationship of these data to the geolocation of the unmanned aerial vehicle 1 of the claimed system.
Особливим конструктивним рішенням заявленого винаходу також є інтегрований у заявлену систему регулятор швидкості потоку газу 11 для аналізу проб ІЧ-осередком 5 Фур'є- спектрометра 2 або 3, з точністю співвідношення результатів складу повітря з ОР5 координатами не менш ніж 1 м. Без застосування регулятора швидкості потоку газу 11 неможливо домогтися кількісного визначення хімічних речовин в потоці за допомогою системи дрон/квадрокоптер-детектор/аналізатор. Тільки регулятор швидкості потоку газу може забезпечити високу якість і надійність даних ІЧ Фур'є-газоаналізатора для їх співвідношення з місцем розташування забору проби в тривимірному просторі для визначення потоку хімічних речовин через задану площу або об'єм.A special constructive solution of the claimed invention is also a gas flow rate regulator 11 integrated into the claimed system for the analysis of samples by the IR-cell 5 of the Fourier spectrometer 2 or 3, with the accuracy of the ratio of the results of the air composition with OR5 coordinates of not less than 1 m. Without the use of a regulator at a gas flow rate of 11, it is impossible to achieve quantitative determination of chemicals in the flow using a drone/quadcopter detector/analyzer system. Only a gas flow rate regulator can ensure high quality and reliability of IR Fourier gas analyzer data for their correlation with the sampling location in three-dimensional space to determine the flow of chemicals through a given area or volume.
При цьому обсяг осередку 5 ІЧ Фурьє-спектрометра 2 та З і швидкість потоку газу підбирають таким чином, щоб час затримки газу в осередку становив не більше 1 секунди. Це гарантує високу роздільну здатність відбору проб за часом та, відповідно, і по простору. У варіанті виконання, якщо обсяг осередку складає 20 мл, а газ буде проходити зі швидкістю 20 мл/сек., то затримка газу в осередку не перевищуватиме 1 сек.At the same time, the volume of the cell 5 of the IR Fourier spectrometer 2 and Z and the gas flow rate are selected in such a way that the gas retention time in the cell is no more than 1 second. This guarantees a high resolution of sampling in time and, accordingly, in space. In the embodiment, if the volume of the cell is 20 ml, and the gas will pass at a speed of 20 ml/sec., then the gas delay in the cell will not exceed 1 sec.
Запропонована повністю мобільна система ЗЮО-моніторингу складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосфері Землі з прив'язкою до геолокації з інтегрованими датчиками безперервної дії, ІЧ спектрометром з осередком, регулятором швидкості потоку газу (повітря), і модулем геолокації безперервної дії, здатна вільно, без обмежень переміщатися в тропосфері по горизонталі, по вертикалі, без прив'язки до наземної інфраструктури, в яку інтегровані сР5-навігація і спеціалізований процесор - комп'ютеризований пристрій 12 для кількісного визначення забруднень повітря (речовин СО, СО, СхНу, Н25, МОх, 5ОХх, МНвз, формальдегід, ацеталегід і інші, більш 40 сполук) з прив'язкою отриманих даних до геолокації.The proposed fully mobile system of ZUO monitoring of the composition of air and the amount of pollutants in the Earth's atmosphere with a link to geolocation with integrated sensors of continuous action, an IR spectrometer with a cell, a gas (air) flow rate regulator, and a module of continuous action geolocation, is able to freely, to move without restrictions in the troposphere horizontally and vertically, without being tied to the ground infrastructure, into which the cP5-navigation and a specialized processor are integrated - a computerized device 12 for the quantitative determination of air pollution (substances СО, СО, СхНу, Н25, МОх , 5Охх, МНвз, formaldehyde, acetaldehyde and others, more than 40 compounds) with linking of the received data to geolocation.
Висока частота обробки проб (частота спектроскопічних вимірів не менше, ніж 6 вимірювань на хвилину) і прив'язка відібраної проби до геолокації дозволяють кількісно визначити потоки хімічних речовин через заданий кордон або об'єм, локалізувати джерело викидів речовин в атмосферу і ідентифікувати зону їх дії за допомогою побудови 3О-карт концентрації кожного з бо досліджуваних речовин і їх потоків в просторі і часіThe high frequency of sample processing (the frequency of spectroscopic measurements is not less than 6 measurements per minute) and the linking of the selected sample to geolocation allow to quantify the flow of chemical substances through a given border or volume, to localize the source of emissions of substances into the atmosphere and to identify the area of their action by constructing 3O-maps of the concentration of each of the studied substances and their flows in space and time
Заявлена система з універсальним детектором дозволяє проводити вимірювання з розширенням по горизонталі: -1м-10м -10 м-100 м - 100 м -1 км -1 км - 10 км по вертикалі: -10см-1м -1м-100м - 100 м -1 км -1 км - 16 км для більш, ніж 40 з'єднань одночасно.The claimed system with a universal detector allows measurements with horizontal expansion: -1m-10m -10m-100m - 100m -1km -1km - 10km vertically: -10cm-1m -1m-100m - 100m - 1 km -1 km - 16 km for more than 40 connections at the same time.
Попередньо Фур'є-спектрометри 2, З калібрують як описано вище.First, Fourier spectrometers 2, C are calibrated as described above.
На вибраній місцевості через забірник газу здійснюють забір проби (аліквоти).Samples (aliquots) are taken from the selected area through a gas sampler.
Здійснюють підготовку забраної проби. При цьому із урахуванням об'єму осередку 5 регулюють швидкість потоку забраної проби таким чином, щоб час затримки газу в осередку становив не більше 1 секунди. Здійснюють контроль аліквоти для проведення подальшого аналізу і направляють у Фур'є-спектрометри 2, 3, причому у Фур'є-спектрометр З направляють через каталітичний допалювач, де здійснюють каталітичне розкладання з'єднань до отриманняPreparation of the collected sample is carried out. At the same time, taking into account the volume of the cell 5, the speed of the sample flow is adjusted so that the gas retention time in the cell is no more than 1 second. Aliquots are controlled for further analysis and sent to Fourier spectrometers 2, 3, and sent to Fourier spectrometer C through a catalytic afterburner, where catalytic decomposition of compounds is carried out to obtain
СО», 50», МО» та НгО.SO", 50", MO" and NGOs.
Після здійснення аналізу аліквоти у Фур'є-спектрометрах 2, З дані аналізу передають на комп'ютеризований пристрій 12.After the analysis of aliquots in Fourier spectrometers 2, C, the analysis data are transferred to the computerized device 12.
Одночасно із цим здійснюють збір даних про тиск, температуру навколишнього повітря та геолокацію, та передають ці дані на комп'ютеризований пристрій 12.At the same time, they collect data on pressure, ambient air temperature and geolocation, and transfer these data to the computerized device 12.
Блок аналізу даних комп'ютеризованого пристрою 12 здійснює співвідношення геолокації та даних Фур'є-спектрометрів 2, 3, датчиків 13, 14 та модуля геолокації 15. Блок обробки даних комп'ютеризованого пристрою 12 здійснює кількісне визначення потоків індивідуальних газів.The data analysis unit of the computerized device 12 carries out the correlation of geolocation and data of Fourier spectrometers 2, 3, sensors 13, 14 and the geolocation module 15. The data processing unit of the computerized device 12 performs quantitative determination of the flows of individual gases.
Отримані дані передають на щонайменше один віддалений електронний пристрій 16.The received data is transmitted to at least one remote electronic device 16.
Зо Обробка даних, отриманих з Фур'є-спектрометрів 2, 3, датчиків 13, 14 та модуля геолокації 15 може здійснюватись у варіанті виконання на віддаленому електронному пристрої 16 із використанням блока аналізу даних та блоку обробки даних віддаленого електронного пристрою 16.The processing of data received from Fourier spectrometers 2, 3, sensors 13, 14 and the geolocation module 15 can be carried out in a variant of execution on a remote electronic device 16 using a data analysis unit and a data processing unit of a remote electronic device 16.
Таким чином заявлена система вимірює кількісні потоки індивідуальних газів на основі кількісного аналізу та тривимірного розподілу газів в атмосфері, що у сукупності ознак досягається за рахунок наявності високоточного регулятора швидкості потоку газу (повітря) і спеціального пристрою ІЧ Фур'є-спектроскопічного осередку, що мінімізує час затримки газу в осередку.In this way, the claimed system measures quantitative flows of individual gases based on quantitative analysis and three-dimensional distribution of gases in the atmosphere, which, in a set of features, is achieved due to the presence of a high-precision gas (air) flow rate regulator and a special device of an IR Fourier spectroscopic cell that minimizes time gas retention in the cell.
При цьому система проводить багатокомпонентний газовий аналіз, а також забезпечує велику швидкість відбору проб.At the same time, the system performs multicomponent gas analysis, and also provides a high speed of sampling.
Малі габарити Фур'є-спектрометра забезпечені за рахунок революційних калібрувань індивідуальних газів, отриманих на основі характеристичних частот цих газів в ІК- спектроскопічному діапазоні від 4000-4000 см".The small dimensions of the Fourier spectrometer are provided due to revolutionary calibrations of individual gases, obtained on the basis of the characteristic frequencies of these gases in the IR spectroscopic range from 4000-4000 cm".
Малі габарити (не більше 40х35х30 см) і вага Фур'є-спектрометра (до 10 кг) дозволяють використовувати його на сучасних дронах і квадрокоптерах, виробництво яких вже налагоджене і не потребує індивідуальної розробки БЛА.The small dimensions (no more than 40x35x30 cm) and the weight of the Fourier spectrometer (up to 10 kg) allow it to be used on modern drones and quadcopters, the production of which is already established and does not require individual development of UAVs.
Заявлена система перевершує відомі аналоги за кількістю одночасно визначених речовин (більш 40), по точності їх кількісного визначення в просторі, а також по швидкості обробки проб, що гарантує роздільну здатність не менше ніж 1 м, і наявності паралельного каналу визначення речовин, що дозволяє робити безперервно СНМ5З-аналіз.The proposed system surpasses known analogues in the number of simultaneously determined substances (more than 40), in the accuracy of their quantitative determination in space, as well as in the speed of sample processing, which guarantees a resolution of at least 1 m, and the presence of a parallel channel for determining substances, which allows continuously SNM5Z-analysis.
При цьому перевагою заявленої системи також є те, що багатокомпонентний аналіз проводиться на мобільному пристрої, що має малі габарити і вагу, є маневреним та надійним.At the same time, the advantage of the claimed system is also that the multicomponent analysis is carried out on a mobile device that has small dimensions and weight, is maneuverable and reliable.
Порівняльний аналіз вищевказаного технічного рішення з найбільш близьким аналогом показав, що реалізація сукупності суттєвих ознак, які характеризують запропонований винахід, приводить до появи якісно нових технічних властивостей, вказаних вище.A comparative analysis of the above-mentioned technical solution with the closest analogue showed that the implementation of a set of essential features that characterize the proposed invention leads to the appearance of qualitatively new technical properties, indicated above.
Оскільки сукупність цих властивостей не була встановлена раніше з існуючого рівня техніки, можна зробити висновок про відповідність запропонованого технічного рішення критерію "винахідницький рівень".Since the set of these properties was not previously established from the existing state of the art, it can be concluded that the proposed technical solution meets the "inventive level" criterion.
При цьому у відомих джерелах патентної та іншої науково-технічної інформації не виявлено бо систем ЗО-моніторингу складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосфері Землі з прив'язкою до геолокації із вказаною в пропозиції сукупністю суттєвих ознак, тому запропоноване технічне рішення вважається таким, що відповідає критерію "новизна".At the same time, in the known sources of patent and other scientific and technical information, no ZO-monitoring systems of the air composition and the amount of pollutants in the Earth's atmosphere with reference to geolocation with the set of essential features specified in the proposal were found, therefore the proposed technical solution is considered such that meets the "novelty" criterion.
Крім того, за результатами перевірки на практиці, запропонована система ЗО-моніторингу складу повітря і кількості забруднюючих речовин в атмосфері Землі з прив'язкою до геолокації є придатною для промислового застосування, оскільки не містить у своєму складі жодних конструктивних елементів, матеріалів або технологічних операцій, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і технікию, а отже дане технічне рішення вважається таким, що відповідає критерію "промислова придатність".In addition, according to the results of practical testing, the proposed ZO-monitoring system of air composition and the amount of pollutants in the Earth's atmosphere with reference to geolocation is suitable for industrial use, since it does not contain any structural elements, materials or technological operations. which would be impossible to reproduce at the current stage of development of science and technology, and therefore this technical solution is considered to meet the criterion of "industrial suitability".
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201906618A UA123244C2 (en) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | SYSTEM OF 3D-MONITORING OF AIR COMPOSITION AND AMOUNT OF POLLUTANTS IN THE EARTH'S ATMOSPHERE BINDED TO GEOLOCATION |
| PCT/UA2020/000059 WO2020251516A1 (en) | 2019-06-12 | 2020-06-09 | System for the 3d monitoring of air composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201906618A UA123244C2 (en) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | SYSTEM OF 3D-MONITORING OF AIR COMPOSITION AND AMOUNT OF POLLUTANTS IN THE EARTH'S ATMOSPHERE BINDED TO GEOLOCATION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA123244C2 true UA123244C2 (en) | 2021-03-03 |
Family
ID=73781525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201906618A UA123244C2 (en) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | SYSTEM OF 3D-MONITORING OF AIR COMPOSITION AND AMOUNT OF POLLUTANTS IN THE EARTH'S ATMOSPHERE BINDED TO GEOLOCATION |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA123244C2 (en) |
| WO (1) | WO2020251516A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115855761B (en) * | 2022-11-03 | 2023-09-26 | 生态环境部卫星环境应用中心 | Five-base collaborative sky-ground integrated atmospheric environment three-dimensional remote sensing monitoring system and method |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015179965A1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | GHGSat Inc. | Fabry-perot interferometer based satellite detection of atmospheric trace gases |
| CN106338484A (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-18 | 王霆 | Apparatus for monitoring environment gas information by unmanned plane infrared remote sensing and application thereof |
| RU2613841C1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-03-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС") | Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere |
| CN108828050A (en) * | 2018-06-22 | 2018-11-16 | 云南师范大学 | A kind of poison gas intelligent monitor system and monitoring method |
-
2019
- 2019-06-12 UA UAA201906618A patent/UA123244C2/en unknown
-
2020
- 2020-06-09 WO PCT/UA2020/000059 patent/WO2020251516A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020251516A1 (en) | 2020-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rüdiger et al. | Implementation of electrochemical, optical and denuder-based sensors and sampling techniques on UAV for volcanic gas measurements: Examples from Masaya, Turrialba and Stromboli volcanoes | |
| CA2655279C (en) | Fugitive emission flux measurement | |
| US8781755B2 (en) | Fugitive emission flux measurement | |
| Altstädter et al. | ALADINA–an unmanned research aircraft for observing vertical and horizontal distributions of ultrafine particles within the atmospheric boundary layer | |
| CN102607592B (en) | Remote sensing calibration comprehensive method and calibration equipment vehicle | |
| US10955294B2 (en) | Optical sensor for trace-gas measurement | |
| US10690562B2 (en) | Apparatus and methods for location and sizing of trace gas sources | |
| US10473818B2 (en) | Hub and spoke system for detecting and locating gas leaks | |
| CN103674853B (en) | A kind of mobile area Pollution Gas distribution telemetry system | |
| CN113848226B (en) | Intelligent autonomous tracing system and tracing method for space mobile pollutants | |
| CN114324226A (en) | Airborne hyperspectral remote measurement system for three-dimensional distribution unmanned aerial vehicle of atmospheric pollutants | |
| CN115060850B (en) | Air-ground double-field coupling atmospheric pollution source tracking and flux measuring device and method | |
| Wang et al. | Atmospheric carbon dioxide measurement from aircraft and comparison with OCO-2 and CarbonTracker model data | |
| UA123244C2 (en) | SYSTEM OF 3D-MONITORING OF AIR COMPOSITION AND AMOUNT OF POLLUTANTS IN THE EARTH'S ATMOSPHERE BINDED TO GEOLOCATION | |
| US3751984A (en) | Coordinated precise position pollution detecting | |
| Yu et al. | Design and implementation of atmospheric multi-parameter sensor for UAV-based aerosol distribution detection | |
| UA139553U (en) | 3-D MONITORING SYSTEM FOR AIR COMPOSITION AND THE AMOUNT OF POLLUTANTS IN THE EARTH'S ATMOSPHERE BINDED TO GEOLOCATION | |
| Yang et al. | Development of multi-channel whole-air sampling equipment onboard an unmanned aerial vehicle for investigating volatile organic compounds' vertical distribution in the planetary boundary layer | |
| US10184883B2 (en) | Detecting isotopologues of carbon dioxide in the atmosphere in concomitance of water or methane | |
| CN219065411U (en) | Three-dimensional remote atmospheric pollution monitoring system | |
| Baidar et al. | The CU Airborne MAX-DOAS instrument: ground based validation, and vertical profiling of aerosol extinction and trace gases. | |
| Hodges | Development of a Ground-Based Aerial-Tracking Instrument for Open-Path Spectroscopy to Monitor Atmospheric Constituents | |
| Li et al. | Shipborne MAX-DOAS Observations of Tropospheric Trace Gases over a Coastal City and the Yellow Sea near Qingdao, China | |
| Waxman et al. | Open-path dual frequency comb spectroscopy applied to source quantification | |
| Han et al. | Spatial mapping of greenhouse gases using a UAV monitoring platform over a megacity in China |