RU2145120C1 - Information gathering system for monitoring of ecological condition in region - Google Patents

Abstract

FIELD: on-line monitoring of all natural environments. SUBSTANCE: device has groups of monitoring detectors, checkpoints and dispatching stations of industrial sewage, and central dispatching station. Goal of invention is achieved by satellite communication station, aircraft and automobile operative complexes with respective groups of detectors, which are connected to central dispatching station via wire and radio communication equipment. EFFECT: decreased probability of false messages, while keeping given level of efficiency, which is not less than compatibility, wide range of monitored parameters, independence from pollution sources, decreased interference with nature and technological equipment. 1 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относятся к области контрольных устройств /систем/ и может быть использовано при конструировании систем экологического мониторинга городов и регионов. The invention relates to the field of control devices / systems / and can be used in the design of environmental monitoring systems of cities and regions.

Известен способ и средства, его реализующие, экологического мониторинга, основанные на методах анализа технологий предприятий-загрязнителей окружающей среды и средства контроля технологических процессов /1, 2, 3, 4/. A known method and means that implement it, environmental monitoring, based on methods of analysis of technologies of enterprises polluting the environment and means of controlling technological processes / 1, 2, 3, 4 /.

Недостатками известных способов и устройств, его реализующих, являются низкая оперативность контроля и приближенность результатов мониторинга. The disadvantages of the known methods and devices that implement it are the low efficiency of control and the proximity of the monitoring results.

Известна система сбора информации о состоянии контролируемых объектов, расположенных рассредоточено и использующая для сбора информации системы различные средства формирования сообщений. Известная система /5/ содержит контрольные пункты, например, пункты промышленных стоков предприятий, выходы которых через одноименные радиоканалы связи соединены с соответствующими входами центрального диспетчерского пункта. A known system for collecting information about the state of controlled objects located dispersed and using various means of generating messages to collect system information. The known system / 5 / contains control points, for example, industrial waste water points of enterprises, the outputs of which through the same communication channels are connected to the corresponding inputs of the central control room.

Недостатком известной системы является ограниченная область применения за счет контроля определенного вида параметров и использования ограниченного типа каналов связи. A disadvantage of the known system is the limited scope due to the control of a certain type of parameters and the use of a limited type of communication channels.

Наиболее близким по технической сущности к данной системе является экологическая система сбора информации о состоянии региона. Известная система /6/ содержит контрольные пункты промышленных стоков предприятий, проводные каналы связи, локальные диспетчерские пункты контроля промышленных предприятий, радиоканалы связи, центральный диспетчерский пункт, первую группу датчиков экологического контроля состояния среды, вторую группу датчиков экологического состояния среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, аппаратуру городской /региональной/ телефонной сети. The closest in technical essence to this system is the ecological system for collecting information on the state of the region. The known system / 6 / contains control points of industrial effluents of enterprises, wired communication channels, local control centers for monitoring industrial enterprises, radio channels, a central control room, a first group of sensors for environmental monitoring of the environment, a second group of sensors for environmental state of the environment, radio communications for sensors of the second group with equipment of the urban telephone network, equipment of the city / regional / telephone network.

Недостатком прототипа является невозможность контроля верхних слоев атмосферы, в том числе озонного слоя, ионосферы, экзосферы и более высокой части космического пространства над регионом, детального контроля удаленных участков и районов загрязнения региона, что может привести к повышению вероятности ложных сообщений, и использования космических, аэро- и автомобильных средств экологического контроля. The disadvantage of the prototype is the inability to control the upper layers of the atmosphere, including the ozone layer, the ionosphere, exosphere and the higher part of outer space over the region, detailed control of remote areas and regions of pollution of the region, which can lead to an increase in the likelihood of false messages, and the use of space, aero - and automotive environmental controls.

Техническим результатом заявленного предложения является расширение диапазона контролируемых параметров региона по высоте и площади, детальный /углубленный/ контроль удаленных участков загрязнения региона за счет расширения диапазона контролируемых параметров и использование известных средств космического, аэромобильного и автомобильного экологического контроля, сбора информации о состоянии региона, содержащая контрольные пункты промышленных стоков предприятий, соединенные через одноименные проводные каналы связи с соответствующими локальными диспетчерскими пунктами промышленных стоков предприятий, выходы которых через одноименные радиоканалы связи соединены с соответствующими входами центрального диспетчерского пункта, группы датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи, аппаратура городской телефонной сети и модем, датчики экологического контроля состояния среды первой группы через одноименные провода линии связи подключены к соответствующим входам центрального диспетчерского пункта, датчики экологического контроля состояния среды второй группы через соответствующий модем подключены к каналам аппаратуры городской телефонной сети, другие каналы которой через одноименные средства радиосвязи подключены к датчикам экологического контроля состояния среды третьей группы, одноименные каналы аппаратуры городской телефонной сети через модем соединены с центральным диспетчерским пунктом, в систему введены станция космической связи, предназначенная для приема сообщений от сети спутников космической экологической разведки, авиационный комплекс оперативного дальнего действия с датчиками экологического контроля состояния среды четвертой группы, предназначенными для доразведки авиационным комплексом района загрязнения, и автомобильный комплекс ближнего действия с датчиками экологического контроля состояния среды пятой группы, предназначенные для доразведки автомобильным комплексом участка загрязнения, станция космической связи через одноименные провода линии связи подключена к соответствующим входам центрального диспетчерского пункта, указанные авиационный и автомобильный комплексы с соответствующими датчиками экологического контроля состояния среды через одноименные средства радиосвязи подключены к каналам аппаратуры городской телефонной сети. The technical result of the proposed proposal is to expand the range of controlled parameters of the region in height and area, detailed / in-depth / control of remote areas of pollution of the region by expanding the range of controlled parameters and the use of known means of space, airmobile and automobile environmental control, collecting information about the state of the region, containing control points of industrial effluents of enterprises connected through the same name wired communication channels with corresponding local dispatching points of industrial effluents of enterprises, the outputs of which via the same communication channels are connected to the corresponding inputs of the central control room, groups of environmental monitoring sensors, radio communications equipment, urban telephone network equipment and modem, environmental monitoring sensors of the first group environment through the same name wires communications are connected to the corresponding inputs of the central control room, environmental monitoring sensors The environment of the second group is connected through the corresponding modem to the channels of the urban telephone network equipment, the other channels of which are connected to the environmental monitoring sensors of the third group via radio communications of the same name, the channels of the urban telephone network of the same name are connected to the central control center via the modem, and a station is entered into the system space communications, designed to receive messages from a network of space environmental reconnaissance satellites, the aviation complex promptly long-range with sensors of environmental monitoring of the state of the environment of the fourth group, designed for additional exploration by the aviation complex of the pollution area, and a short-range automobile complex with sensors of environmental monitoring of the state of the environment of the fourth group, designed for further exploration of the pollution of the pollution zone by the automobile complex, space communication station through the wires of the communication line of the same name connected to the corresponding inputs of the central control center, indicated aircraft and car sets The boxes with the corresponding sensors for environmental monitoring of the environment through the radio communication equipment of the same name are connected to the channels of the urban telephone network equipment.

Согласно чертежу предлагаемая экологическая система сбора информации о состоянии региона содержит контрольные пункты промышленных стоков предприятий 1, проводные каналы связи 2, локальные диспетчерские пункты контроля промышленных предприятий 3, радиоканалы связи 4, центральный диспетчерский пункт 5, первую группу датчиков экологического контроля состояния среды 6, вторую группу датчиков экологического контроля состояния среды 7, средства радиосвязи 8 датчиков 7 с аппаратурой городской телефонной сети 9, станцию космической связи 10 с сетью спутников космической экологической разведки, подключенную к пункту 5, аэромобильный /авиационный/ комплекс оперативного дальнего действия 11 с датчиками экологического контроля состояния среды четвертой группы 11.1 и автомобильный комплекс ближнего действия 12 с пятой группой датчиков экологического контроля состояния среды 12.1, подключенные через одноименные средства радиосвязи 8 к аппаратуре городской телефонной сети 9. According to the drawing, the proposed ecological system for collecting information on the state of the region contains control points for industrial effluents of enterprises 1, wired communication channels 2, local control centers for monitoring industrial enterprises 3, radio channels 4, a central control room 5, the first group of sensors for environmental monitoring of the environment 6, and the second a group of sensors for environmental monitoring of the state of the environment 7, radio communications 8 sensors 7 with the equipment of the urban telephone network 9, a space communication station 10 s satellite environmental reconnaissance satellites connected to point 5, an aeromobile / aviation / long-range operational complex 11 with environmental sensors of the fourth group of environment 11.1 and a short-range automobile complex 12 with a fifth group of environmental monitoring sensors of the environment 12.1 connected via radio communications of the same name 8 to the equipment of the urban telephone network 9.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

Станция 10 размещается в месте дислокаций центрального диспетчерского пункта 5 и принимает типовое сообщение от космических аппаратов сети спутников космической экологической обстановки, контролирующих регион и проводящих мониторинг поверхности Земли, воздушной среды, ионосферы, зкзосферы, космического пространства, радиационной обстановки и измеряющих концентрацию и другие параметры вредных веществ, пространственные, временные и вероятностные параметры зон загрязнения и разрушения озонного слоя. Принятое станцией 10 типовое сообщение в виде радиосигнала преобразуется в типовое сообщение для передачи его по проводным /кабельным/ линиям связи. Одновременно датчики 6 первой группы для дистанционного и второй группы непосредственного экологического мониторинга воздушной, водной сред, почвы, радиационной обстановки измеряют концентрацию вредных веществ, пространственные, временные и вероятностные параметры зон загрязнения, характеристики источников загрязнения и формируют типовое сообщение. Station 10 is located at the location of the central control room 5 and receives a typical message from spacecraft of the satellite network of space environmental conditions that control the region and monitor the Earth’s surface, the air, the ionosphere, the xosphere, outer space, the radiation environment and measure the concentration and other parameters of harmful substances, spatial, temporal and probabilistic parameters of the zones of pollution and destruction of the ozone layer. A typical message received by station 10 in the form of a radio signal is converted into a standard message for transmission via wire / cable / communication lines. At the same time, sensors 6 of the first group for remote and second groups of direct environmental monitoring of air, water, soil, radiation conditions measure the concentration of harmful substances, spatial, temporal and probabilistic parameters of pollution zones, characteristics of pollution sources and form a typical message.

Параллельно, для мониторинга водной среды контрольные пункты промышленных стоков предприятий 1 получают информацию о текущих значениях контролируемых параметров и передают показания в локальный диспетчерский пункт 3 контроля промстоков предприятия по кабельной 2-х проводной линии связи 2. Локальные диспетчерские пункты 3 концентрируют информацию о загрязнении водной среды и передают ее в центральный диспетчерский пункт 5 по радиоканалам связи 4. In parallel, for monitoring the aquatic environment, the control points of industrial effluents of enterprises 1 receive information about the current values of the monitored parameters and transmit the readings to the local dispatch point 3 of the industrial waste monitoring of the enterprise via a cable 2-wire communication line 2. Local dispatch points 3 concentrate information on water pollution and transmit it to the central control center 5 via radio channels 4.

Типовое сообщение станции 10, датчиков 7 непосредственного и датчиков 6 дистанционного экологического мониторинга передается по проводным /кабельным/ линиям связи непосредственно на центральный диспетчерский пункт 5 при размещении этих датчиков 6, 7 в месте дислокации центрального диспетчерского пункта 5. Удаление места расположения датчиков 6, 7 экологического мониторинга от центрального диспетчерского пункта 5, но наличие абонентского пункта аппаратуры городской /региональной/ телефонной сети 9 в месте расположения датчиков 6, 7 позволяет передать типовое сообщение с использованием модема по городской телефонной сети 9 на центральный диспетчерский пункт 5. A typical message from station 10, direct sensors 7 and sensors 6 for remote environmental monitoring is transmitted via wire / cable / communication lines directly to the central control room 5 when these sensors 6, 7 are located at the location of the central control room 5. Removing the location of the sensors 6, 7 environmental monitoring from the central control center 5, but the presence of a subscriber's point of equipment of the city / regional / telephone network 9 at the location of the sensors 6, 7 allows convey a typical message using a modem for PSTN 9 to a central control point 5.

При мониторинге мест, удаленных от городской /региональной/ телефонной сети 9, с помощью датчиков 7 непосредственного экологического мониторинга среды передача типового сообщения от этих датчиков осуществляется по маломощным средствам радиосвязи 8. Причем, передатчик средства радиосвязи 8 соединен с датчиком 7 непосредственного экологического мониторинга, а приемник - с абонентским пунктом аппаратуры городской телефонной сети 9 с использованием модема /не показан/. When monitoring places remote from the city / regional / telephone network 9, using sensors 7 for direct environmental monitoring of the environment, the typical message from these sensors is transmitted via low-power radio communications 8. Moreover, the transmitter of the radio communications 8 is connected to the sensor 7 for direct environmental monitoring, and the receiver - with the subscriber station equipment of the urban telephone network 9 using a modem / not shown /.

Центральный диспетчерский пункт 5 собирает информацию об экологическом состоянии региона, регистрирует ее и представляет с помощью технических средств как в автоматическом, так и в диалоговом режимах. The central control room 5 collects information on the ecological state of the region, registers it and presents it using technical means both in automatic and in interactive modes.

В случае низкой точности оценки зон загрязнения вследствие недостаточности данных от источников измерения, центральный диспетчерский пункт 5 по показателю "эффективность-стоимость-время" вырабатывает, в соответствии с выбранными критериями /первый и второй/, команду на доразведку района экологического загрязнения. In the case of low accuracy in assessing pollution zones due to insufficient data from measurement sources, the central control station 5, according to the selected indicators “efficiency-cost-time”, will issue, in accordance with the selected criteria (first and second /), a team for additional exploration of the area of environmental pollution.

При достижении первого критерия доразведка района загрязнения проводится авиационным комплексом оперативного дальнего действия 11 с датчиками экологического контроля состояния среды четвертой группы 11.1. When the first criterion is reached, the additional exploration of the pollution area is carried out by the long-range operational aviation complex 11 with environmental monitoring sensors of the fourth group environment 11.1.

Достижение второго критерия предусматривает доразведку участка загрязнения автомобильным комплексом ближнего действия 12 с пятой группой датчиков экологического контроля состояния среды 12.1. Achieving the second criterion provides for the additional exploration of the contaminated area by the short-range automotive complex 12 with the fifth group of environmental monitoring sensors 12.1.

Сформированные комплексами 11, 12 и типовые сообщения передаются по средствам радиосвязи 8, либо вводятся непосредственно в технические средства на центральном диспетчерском пункте 5. Уточненная информация об экологическом состоянии региона центральным диспетчерским пунктом 5 передается в вышестоящие и смежные системы экологического мониторинга с представлением ее с помощью технических средств как в автоматическом, так и диалоговом режимах. The messages generated by the complexes 11, 12 and typical messages are transmitted by radio communication 8, or entered directly into the technical means at the central control room 5. The updated information on the ecological state of the region by the central control room 5 is transmitted to higher and adjacent environmental monitoring systems with its presentation using technical tools in both automatic and interactive modes.

Очевидно, что изобретение не ограничивается вышеописанным примером его осуществления, исходя из него могут быть предусмотрены и другие варианты осуществления, не выходящие за рамки предмета изобретения, например, в случае допустимости увеличения мощности передатчиков и снижения требований к помехозащищенности радиосвязи, приемник радиосигналов от авиационного комплекса может быть размещен в месте дислокации центрального диспетчерского пункта. Obviously, the invention is not limited to the above-described example of its implementation, on the basis of it other options for implementation may also be provided that do not go beyond the scope of the invention, for example, if it is permissible to increase the transmitter power and reduce the requirements for radio noise immunity, the radio signal receiver from the aviation complex may be located at the location of the central control tower.

Конструкция предложенного устройства /система/ основана на использовании известных элементов и технических трудностей для реализации не представляет. The design of the proposed device / system / is based on the use of known elements and technical difficulties for implementation does not represent.

Данная экологическая система сбора информации о состоянии региона расширяет диапазон контролируемых параметров по высоте - на всю глубину околоземного космического пространства, по площади - одновременный охват площади всего региона. При этом снижение вероятности армирования ложных сообщений пропорционально

где m - количество измерений контролируемого параметра,
n - количество контролируемых параметров,
Ф - функция Лапласа,
с сохранением достигнутого уровня эффективности не ниже 0,9 и электромагнитной совместимости радиосредств.This ecological system for collecting information on the state of the region expands the range of controlled parameters in height - to the entire depth of near-Earth space, in area - the simultaneous coverage of the entire region. At the same time, the reduction in the probability of reinforcing false messages is proportional

where m is the number of measurements of the controlled parameter,
n is the number of monitored parameters,
F is the Laplace function,
while maintaining the achieved level of efficiency of not less than 0.9 and the electromagnetic compatibility of radio equipment.

Claims (1)

Translated fromRussian

Экологическая система сбора информации о состоянии региона, содержащая контрольные пункты промышленных стоков предприятий, соединенные через одноименные проводные каналы связи с соответствующими локальными диспетчерскими пунктами промышленных стоков предприятий, выходы которых через одноименные радиоканалы связи соединены с соответствующими входами центрального диспетчерского пункта, группы датчиков экологического контроля состояния среды, средства радиосвязи, аппаратуру городской телефонной сети и модем, датчики экологического контроля состояния среды первой группы через одноименные провода линии связи подключены к соответствующим входам центрального диспетчерского пункта, датчики экологического контроля состояния среды второй группы через соответствующий модем подключены к каналам аппаратуры городской телефонной сети, другие каналы которой через одноименные средства радиосвязи подключены к датчикам экологического контроля состояния среды третьей группы, одноименные каналы аппаратуры городской телефонной сети через модем соединены с центральным диспетчерским пунктом, отличающаяся тем, что в систему введены станция космической связи, предназначенная для приема сообщений от сети спутников космической экологической разведки, авиационный комплекс оперативного дальнего действия с датчиками экологического контроля состояния среды четвертой группы, предназначенными для доразведки авиационным комплексом района загрязнения, и автомобильный комплекс ближнего действия с датчиками экологического контроля состояния среды пятой группы, предназначенными для доразведки автомобильным комплексом участка загрязнения, станция космической связи через одноименные провода линии связи подключена к соответствующим входам центрального диспетчерского пункта, указанные авиационный и автомобильный комплексы с соответствующими датчиками экологического контроля состояния среды через одноименные средства радиосвязи подключены к каналам аппаратуры городской телефонной сети. An ecological system for collecting information on the state of the region, containing control points of industrial effluents of enterprises connected via the same wire communication channels with the corresponding local dispatch points of industrial effluents of enterprises, the outputs of which via the same communication radio channels are connected to the corresponding inputs of the central dispatch point, a group of sensors for environmental environmental monitoring , radio communication equipment, urban telephone network equipment and modem, environmental sensors of the first state of the environment monitoring through the wires of the same name, the communication lines are connected to the corresponding inputs of the central control room, the environmental monitoring sensors of the second group of environment through the corresponding modem are connected to the channels of the urban telephone network equipment, the other channels of which are connected to the environmental monitoring sensors via the radio communication devices of the same name environment of the third group, the same channels of the equipment of the urban telephone network through a modem are connected to the central a control room, characterized in that a space communications station has been introduced into the system for receiving messages from a network of space ecological reconnaissance satellites, a long-range operational aviation complex with environmental sensors of the fourth group, designed for additional reconnaissance by the aviation complex of the pollution area, and an automobile complex short-range sensors with environmental monitoring sensors of the environment of the fifth group, designed for additional exploration by automobile to By the complex of the pollution site, the space communication station is connected through the wires of the communication line to the corresponding inputs of the central control center, the indicated aviation and automobile complexes with the corresponding sensors for environmental monitoring of the environment through the radio communications of the same name are connected to the channels of the urban telephone network equipment.