Устройство для контроля атмосферного воздуха
Изобретение относится к средствам контроля загрязнения атмосферного воздуха в промышленных, жилых и рекреационных зонах городов, на границах санитарно-защитных зон предприятий промышленности и транспорта и мбжет использоваться как первичное информационное звено мониторинговой системы контроля окружающей среды. Целью изобретения является упрощение процесса контроля атмосферного воздуха. Устройство включает тракты 12 контроля и замера, состоящий каждый из датчиков измерения концентраций ингредиентов и метеопараметров, блока масштабирования, коммутатора и датчика временгскайЗлы 6 передачи-приема , центральную станцию 13, включающую приемную часть канала передачи-приема и формирователь сигналов калиброванного уровня, центральный пост 14, включающий дополнительный коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, дополнительный датч йк временили преобразователь кодов результата контроля. 12-6-13-14, 1 ил. (/ С
СОЮЗ COB I . TÑÊÈX
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАР СТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CC Сpj ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828449/10 (22) 19,03.90 (46) 15.12,92. Бюл. ¹ 46 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) Д.А. Каинов, Ю,А, Касирати и О,П. Подуст (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1008685, кл. 6 01 Nl 1/00. 1985; Примак А В, и др. Автоматизированные системы контроля загрязнения атмосферного воздуха. Киев. УкРНИИНТИ, 1984. серия 17. с. 14 — 17, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ATMQCФЕРНОГО ВОЗДУХА (57) Изобретение относится к средствам контроля загрязнения атмосферного воздуха в промышленных, жилых и рекреационных зонах городов, на границах Устройство относится к:редствам охраны окружающей среды, в частности, к средствам контроля загрязненил атмосферного воздуха в промышленных и жилых зонах,-на границах санитарно-защитных эон предприятий промышленности и транспорта. Известны устройства, реализующие способ контроля качества атмосферного воздуха путем измерения концентраций загрязняющих ингредиентов в точках койтро - ля, сравнива ия измеренных значений концентраций с предельно-допустимыми значениями и осуществления KQHTpollbMblx операций по анализу влияния на точки контроля источников выброса в атмосферу за- . грязняющих ингредиентов, концентрации которых прев iv ают предсльно-догф Ф й"-" мые значени, Контрольные операции по анализу выбро=ов осуществляются на ис- ",, Я ÄÄ 1781654 A1 санитарно-защитных зон предприятий промышленности и транспорта и может иСпользоваться как первйчное "информационное звено мониторинговой системы контроля окружающей среды. Целью изобретения является упрощение процесса контроля атмосферного воздуха. Устройство включает тракты 12 контроля и замера, состоящий каждый из датчиков измерения концентраций ингредиентов и метеопараметров, блока масштабирования, коммутатора и датчика временй; каналы 6 передачи-приема. центральную станцию 13, включающую приемную часть канала передачи-приема и формирователь сигналов калиброванного уровня, центральный пост 14, включающий дополнительный коммутатор, аналого-цифровой преобразователь,-дополнительный датчйк времени и преобраэователь кодов реэул ьтата контроля. 12-6-13-14, 1 ил. точниках в зависймости от азимута ветра и угла рассеивания загрязйейия. Эти устройства включают"иэмерйтельнйй комплекс, содержащий датчики вредных ингредиен- 0 тов (диокиси серы, оксида углерода и т.п.) и метеорблогических параметров (скорости и Ch направления ветра, темйературы и влажно- (JI сти воздуха), совмещенный с контрольно- ф йзмерительной станцйей (K3C), осуществляющей сбор измерений, их масштабированиее, преобразование масштабиро° веЪ ванных измерений в коды, например, с пом6ЩьЮ" аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а затем предварительную обработку информации и выдачи ее в канал передачи-приема на центральную станцию (ЦС), выполненную в виде комплекса автоматических устройств, обеспечивающих управление через другой канал 1781654 20 30 40 Этому устройству присущи недостатки, уже указанных известных устройств и, кроме того, низкая оперативность, определяемая временем, затрачиваемым на 45 затрачиваемое на распространение загряз- 50 някйцйх ингредиентов от ис гочника выброса до контролируемой зоны или до границы санитарно-защитной зоны предприятия 1. ой категории при опасной скорости ветра не 55 передачи-приема системой КЗС. прием и обработку накопленной информации (причем прием осуществляется с использованием дополнительного коммутатора), поступающей от КЗС с периодичностью, определяемой датчиком времени и не превышающей частости одного-двух циклов в час, и выходных устройств, обеспечивающих выдачу результатов обработки на вход ЭВМ информационно-вычислительного центра Основными недостатками этих устройств являются :"ограниченная оперативность контроля (не чаще одного раза за 30 мин), необходимость использования двух каналов передачи-приема между КЗС и ЦС, высокая стоимость элементов и связанные с этим высокие издержки на эксплуатацию. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля атмосферного воздуха, включающее измерительный комплекс, состоящий из газоаналитических будок, каждая из которых оснащена датчиками метеопа раметров, последовательно соединенных через модули согласования метеодатчиков с первым входом первой КЗС, и датчики ингредиентов, последовательно соединенных через газоаналитический комплект с первым входом второй КЗС (тракты контроля и замера), а выходы первой и второй КЗС через каналы передачиприема соединены с первым входом ЦС, один выход которой через другой канал передачи-приема соединен со вторыми входами первой и второй КЗС, второй выход ЦС соединен со входом ЭВМ вычислительного центра, а второй вход ЦС соединен с первым выходом ЭВМ вычислительного центра, другие выходы ЭВМ подключены к диспетчерскому пункту. к которому также подключены вторые входы ЭВМ, газоанализ газоаналитическим комплексом, способным, как известно, определять концентрации ингредиента по взятой проЦе воздуха в течение одного часа. Время же, превышает 12-ти мин, В таких условиях контроль атмоСферного воздуха осуществляется с запаздыванием. Оперативность и упрощейие контроля атмосферного воздуха могут быть повышены за счет изменения самого процесса контроля. Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса контроля атмосферного воздуха. Поставленная цель достигается тем, что 5 в известное устройство для контроля атмосферного воздуха, содержащее тракты контроля и замера, каждый из коммутатора, блока масштабирования, датчиков ингредиентов и метеорологических параметров, датчика времени и канала передачи-приема, дополнительный коммутатор и аналого-цифровой преобразователь, причем в каждом тракте контроля и замера коммутатор подсоединен управляющим входом к 5 выходу датчика времени и соединен выходом со входом канала передачи-приема, в него введены формирователь сигнала калиброванного уровня, подсоединенный ин.формационными входами к выходам каналов передачи-приема и соединенный выходом с информационным входом дополнительного коммутатора, подключенного выходом к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, преобразо-. ватель кодов результата контроля, соединенный информационным входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, и дополнительный датчик времени, а в каждом тракте контроля и замера выходы датчиков ингредиентов и метеорологических параметров соединены через блок масштабирования с информационными входами коммутатора, причем выходы датчика времени подключены к управляющим входам дополнительного коммутатора и преобразователя кодов результата контро- . ля, Ввод в устройство дополнительного датчика времени и формирователя сигналов калиброванного уровня позволяет подавать на вход аналого-цифрового преобразователя измерения от датчиков в виде аналоговых сигналов, согласованных по динамическому диапазону с входом аналого-цифрового преобразователя. При этом аналоговый сигнал измерения от датчика, согласованный по динамическому диапазону за счет масштабирования с входом канала передачи-приема, через коммутатор поступает на вход формирователя калиброванного уровня, где восстанавливается, затем калибруется и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, на выходе которого представляется в виде кода, и, следовательно, достигается однократное преобразование аналогового сигнала в код с помощью единственного в устройстве аналого-цифрового преобразователя. Коммутатор с помощью сигнала от датчика времени подключает один из опраши1781654 20 счет управле м я дополнительным датчиком, 30 35 датчиков из с >=тава измерительного комп- 40 45 представлен » чертеже, на котором введе- 50 ны следующие обозначения; 1 — Датчики ."М" — блок датчиков мет опараметров, включающий измерители направления и скорости вет(а, температуры и влажности; 55 ваемых датчи < эв к каналу передачи-приема, одновременн i дополнительный датчик времени вырабатывает сигналы для дополнительного ком мутатора и преобразователя кодов резуль1ата контроля, причем одним сигналом дополнительного датчика времени дополните ьный коммутатор подключает выход формирователя сигналов калиброванного уровня к входу аналогоцифрового преобразователя, а вторым — переводит преобразователь ксдов результата контроля в се.ким приема i:oäoâ с выхода аналого-цифрового преобразователя, Следовательно, с помощью эт х двух датчиков времени обеспечивается циклический onрос всех датчи<ов, а в цикл работы включены интервалы времени опроса каждого из датчиков и ин гервалы времени для обработки сигналов. Новым по этношению к известным устройствам является сокращение числа кодовых преобразований измеренного сигнала, упрощен сбор измерений, а все виды последующей обрапотки осущестчляет преобразователь кодо, результата кбйтроля, Новым является и то, что ввод дополнительного датчика времени обеспечивает использование в устройс1ве не двух. а одного толькб канала передачи-приема. Кроме того, за времени или: < спол ьэованием его сигналов мЬжно опрац ивать любой и1и любые датчики иэ состав; измерительного комплекса в течение цикл» проса, упра лять периодичностью опрос Все это позьоляет повысить оперативность сбора и анализа параметров контроля атмосферного воздуха как за счет сокращения числа операций сбора и кодирования, так ii за счет управления опросом лекса устройства, Так, если датчиками за- грязняющих ичгредиентов являются те же, что и в протогипе, то увеличив их группу вдвое и организовав поочсредный опрос датчиков кажд1й из групп через цикл, можно вдвое сокр, пить время, затрачиваемое на обновлени» измерений концентраций ингредиентов, Пример предлагаемого устройства 2 — Датчики "V" — блок измерителей концентраций загрязняющих атмосферный воздух ингредиентов. например дис <сида серы, оксида углерода др.; 3 — блок масштабирования; 4 — коммутатор; 5 — датчик времени; 6 — канал передачи-приема; 7 -- формирователь сигналов калиброванного уровня; 8— дополнительный коммутатор; 9 — аналогоцифровой прес бразователь (АЦП); 10 — дополнительный датчик времени; 11 5 преобразователь кодов результата контроля; 12 — контрольно-замерная станция (КЗС); 13 — центральная станция (ЦС). 14— центральный пост (ЦП). В исходном состоянии выход каждого из датчиков 1 и 2 через блок масштабирования 3 подключен к соответствующему входу коммутатора 4, управляющий вход которого подключен к выходу датчика времени 5. Выход коммутатора 4 подключен к входу канала передачи-приема 6. Совокупность этих устройств образует К3С 12, Выход канала передачи-приема 6 подключен к входу формирователя сигналов к"либрованного уровня 7, Приемная часть этого канала с формирователем 7 образует ЦС 13. Выход формирователя 7 подключен к входу дополнительного коммутатора 8, а управляющий вхсд коммутатора 8 подключен 5 к одному выходу дополнительного дагчика времени 10, другой выход которого подключен к первому входу преобразователя кодов результата контроля 11. Выход коммутатора 8 через аналого-цифровой преобразователь 9 подключен ко второму входу преобразователя 11. Дополнительный коммутатор 8, до- полнительный датчик времени 10, аналого-цифровой преобразователь 9 в совокупйости с преобразователем кодов результата контроля 11 сбразуют ЦП 14, Работа устройства состоит в следующем. С выхода каждого из датчиков 1 непрерывно поступают замеры в виде уровней электрических напряжений. С выхода пер" вой группы дат иков 2 замеры поступают на 30 минут раньше, чем с выходов второй груп и ы датчи кс в 2, Соответствен но и рототипу датчики 1 — непрерывного типа, а датчики 2 — дискре гного. Уровни напряже ий с выходов датчиков 1 и 2 прикладываюгся к соответствующим входам блока масштабирования 3, Блок 3, например выполненный с использованием резисторных делителей, усилителей тока или напряжения, обеспечивает согласование выходных сигналов с входом в канал передачи-приема 6. Таким входом, например, является вход передатчика частотно-модулированного сигнала, частота которого однозначно связана с уровнем напряжения входного сигнала, Например, при минимальном напряжени " уровня (Um = О В) частота составляет 300 Гц, а при максимальном уровне, например, Umax = 10 В, составляет 2400 Гц, В диапазоне уровней вхсдного напряжения 0-10 В 1781654 частота выходного сигнала ЧМ-передатчика входу АЦП 9 и, следовательно, поступление линейно изменяется от 300 до 2400 Гц. По- сигнала калиброванного уровня на вход этому в условиях примера блок масштаби- аналого-цифрового преобразователя 9, друрования 3 преобразует поступающие гим сигналом с другого выхода дополнисигналы до уровня 0 — 10 В, 5 тельного датчика времени 10 До прихода сигнала от датчика времени преобразователь кодов результата контро5 на управляющий вход коммутатора 4 его ля 11 открывает вход, соединенный с выховыходотключенотканалапередачи-приема дом АЦП 9 и принимает код, в который 6, Например, при последовательном опросе преобразован аналоговый сигнал калибродатчиков КЗС датчик времени 5 вырабаты- 10 ванного уровня. вает последовательность (" гребенку" ) сиг- Дополнительныйдатчик времени10соналое, по первому иэ которых коммутатор 4 ответственно циклу работы устройства выподключает первый вход к входу канала пе- рабатыеает сигналы синхронно с редачи — приема 6, по второму — отключает "гребенками" сигналов, вырабатываемых первый и включает второй вход коммутато- 15 последовательно датчиками времени 5 в сора 4 к выходу и т.д. до отключения послед- ставе КЗС, причем после последнего сигнанего входа коммутатора 4 от канала ла "гребенки" до формирования первого передачи-приема 6. Если устройство ис- сигнала "гребенки" первой опрашиваемой пользует несколько КЗС, то на каждой из КЗС обеспечивает выдачу в преобразованих датчик времени 5 вырабатывает знало- 20 тель кодов результата контроля 11 сигнала, гичную "гребенку" сигналов для коммутато- по которому этот преобразователь 11 перера 4, но первый импульс от этой "гребенки" водится иэ режима приема кодов сигналов воздействует на управляющий вход комму- в режим обработки данных. В этих прометатора 4 после завершения опроса всех дат- жутках времени преобразователь 11 обес-. чиков предыдущей К3С. 8 результате 25 печивает первичную, вторичную и работы датчиков времени 5 е одном из кана- . последующие виды обработки данных измелов передачи-приема 6 передается фазомо- рений, например, так как это предусмотредулироеанный сигнал в течение времени но в известном способе, подключения одного входа коммутатора 4 к Из описания работы устройства следуэтому каналу. Длительность подключения 30 ет, чтодополнительный коммутатор 8 может может составлять от долей секунды до од- быть выведен иэ его состава, однако в услоной-двух сек. За это время будет передано виях организации К3С, совмещенной с ЦС, . несколько десятков и даже сотен периодов его наличие упрощает рассмотренное устколебания частоты в диапазоне 300 — 2400 ройство. Это видно из фиг. 1, на которой в Гц, 35 составе ЦС пунктирными линиями предС выхода канала передачи-приема„вы- ставлены элементы такой КЗС. Отметим, что полненного по примеру в виде приемника преобразователь кодов результата контрочастотно-модулированных сигналов, вос- ля может быть представлен как мини-, микстановленный на уровне напряжения сиг- ро-ЭВМ и даже ПЭВМ. нал поступает на вход формирователя 40 Работоспособность устройства провесигналов калиброванного уровня 7. Этот рена на экспериментальном образце, а его формирователь согласует выходы ЧМ-при- экономическая эффективность по отноше емникое со входом АЦП 9 по динамическому нию к прототипу, оцененная flo показателю диапазону сигнала с учетом особенностей отношения приведенной стоимости прото выходов каждого из каналов передачи-при- 45 типа к заявлейному устройству, достигает ема, Напрймер, по условиям примера уро- 2,5-3,0. Устройство включает элементы шивень сигнала иэмереййя после рокого применения, à по сравнению с сущеЧМ-приемника лежит в диапазоне 0-10 В, а ствующими обладает следующими вход аналого-цифрового преобразователя 7 преимуществами: имеет диапазон 0-1 В. Здесь достаточно 50 -упрощаетдействиянадсигналами,что откалибровать лишь уровни сигнала по на- сокращает число реализующих устройство пряжению, например с помощью делителя элементов и количество используемых канана резисторах С выхода формирователя 7 лов передачи-приема; аналоговый сигнал калиброванного уровня — расширены возможности оперативнопоступаетнасигнальныйвходдополнитель- 55 го сбора и анализа параметров контроля ного коммутатора 8, В момент подключения атмосферного воздуха; коммутатора 4 на управляющий вход комму- — устройство быстро окупаемо и тато а8 — емо и может ни 1 т р отдополнительногодатчика време- быть использовано для контроля атмо ф ни 0 поступает сигнал, обеспечивающий ного воздуха в городах, на территориях проподключение коммутатора 8. его выхода, к мпредприятий и как пер к первичное звено 1781654 20 Составитель О.Подуст Техред M,Mîðãåíòàë Корректор М,Ткач Редактор Т.Иванова Заказ 4273 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 415 Произв(дственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 мониторинговой системы контроля окружающей среды. Ф ормула изоб рете ния Устройство для контроля атмосферного воздуха, содержащее тракты контроля и замера, состоящий каждый из коммутатора. блока масштабирования, датчиков ингредиентов и метеорологических параметров, датчика времени и канала передачи-приема, дополнительный коммутатор и аналого-цифровой преобразователь, причем в каждом тракте контроля и замера коммутатор подсоединен управляющим входом к выходу датчика времени и соединен с входом канала передачи-приема, отл ич а ю щее с я тем, что, с целью упрощения процесса контроля атмосферного воздуха, в него введены формирователь сигнала калиброванного уровня, подсоединенный информационными входами к выходам каналов передачи-приема и соединенный выходом с информационным входом дополнительного коммутатора, под5 ключенного выходом к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, преобразователь кодов результата контроля, .соединенный информационным входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, 10 и дополнительный датчик времени, э в каждом тракте контроля и замера выходы датчиков ингредиентов и метеорологических параметров соединены через блок масштабирования с информационными входами ком15 мутатора, причем выходы датчика времени подключены к управляющим входам дополнительного коммутатора и преобразователя кодов результатов контроля.
