Система определения оптимальных путей эвакуации при вредных выбросах в атмосферу
Полезная модель относится к области экологии и метеорологии, в частности, к дистанционным методам экологического мониторинга и может найти применение при централизованном управления эвакуацией людей при техногенных катастрофах сопровождаемых вредными выбросами.
Технической задачей является получение возможности быстро и достоверно получить не только картину распространения загрязняющих веществ а атмосфере, но и их осаждения на земной поверхности, а следовательно, спрогнозировать ситуацию после выброса и выявить наименее опасные для человека пути эвакуации из аварийной зоны.
Система содержит спутниковую навигационную систему, шары-зонды с автономной установкой их запуска и ретранслятор координат шаров-зондов и получаемой в них информации, приемник сигналов шаров-зондов, соединенный через конвертор с компьютером для расчета координат шаров-зондов и других параметров и включает одну или нескольких линий. Каждая линия дополнительно содержит устройство передачи данных, размещенное на выходе компьютера, на котором установлено специализированное программное обеспечение, содержащее геоинформационные данные местности. Система содержит также принимающий узел установленный на пульте МЧС, включающий компьютер, где установлено программное обеспечение, учитывающее транспортную систему района, где произошла техногенная катастрофа.
Полезная модель относится к области экологии и метеорологии, в частности, к дистанционным методам экологического мониторинга и может найти применение при централизованном управления эвакуацией людей при техногенных катастрофах сопровождаемых вредными выбросами в атмосферу отравляющих веществ, концентрация которых может угрожать здоровью и жизни человека при его пребывании в зараженной этими веществами местности.
Активная деятельность человека направленная на ускоренное развитие технического прогресса в последнее время все чаще стала приводить к возникновению ситуаций связанных с ухудшением экологической обстановки в том или ином регионе. При этом могут возникать ситуации, когда пребывание человека в определенном районе становится не только вредным, но и опасным для его здоровья и даже представлять угрозу для жизни. В частности, такая обстановка может быть вызвана вредными выбросами в атмосферу при техногенных катастрофах отравляющих веществ, распространяющихся над землей и осаждающихся на ее поверхности.
Возникновение вышеназванных проблем привело к созданию различных способов и устройств направленных на контроль за выбросами отравляющих веществ в атмосферу с целью снижения риска для здоровья человека. Смотри, например, авторское свидетельство №1817859, а также патенты России №№2018156, 2047874, 2132606.
Наиболее близким к заявляемому является авторское свидетельство №1817859 (БИ №19, 1993 г.) Система, реализующая контроль за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу включает датчики перемещения предельно допустимых значений контрольных параметров или индикаторы возникновения выброса отравляющих веществ, наземный пункт контроля за параметрами потенциального источника загрязнения и возникновения несанкционированного выброса, систему подготовки и запуска шаров-зондов, уравновешенные шары-зонды, шар-зонд с положительной плавучестью, аэрологический зонд, навигационную систему (НС), ретранслятор сигналов НС, датчик концентрации компонентов загрязняющей токсичной примеси, компьютер для расчетов координат группы шаров-зондов и других параметров, информационный дисплей для оперативного отображения текущих координат шаров-зондов, траектории, расчетных характеристик загрязнений. С помощью вышеприведенной системы производят наблюдение наземными следящими контролирующими средствами за контрольными параметрами источника выбросов, определяют момент выброса по превышению предельно допустимых значений контрольных параметров и производят измерение метеорологических характеристик облака загрязняющих веществ, вычисляют высоты распространения контролируемых параметров загрязняющих веществ и маркируют облако загрязняющих веществ. После этого вновь измеряют метеопараметры атмосферы и повторно маркируют облако загрязняющих веществ, причем с момента выброса осуществляют слежение за его перемещением и обрабатывают результаты измерений. При этом первое и повторное маркирование облака загрязняющих веществ производят группами уравновешенных шаров-зондов, каждая из которых содержит не менее трех шаров-зондов. Причем при первом маркировании группы шаров-зондов запускают на высоты распространения контролируемых загрязняющих веществ. Между первым и повторным
маркированием запускают шар-зонд с положительной плавучестью и определяют направление ветра на разных высотах. При повторном маркировании группы шаров-зондов запускают в слои с отличающимися направлениями движения воздушных масс. Координаты и скорости перемещения аров-зондов измеряют посредством системы определения координат, а при обработке результатов измерений учитывают координаты центра тяжести шаров-зондов и дисперсию входящих в группу шаров зондов относительно центра тяжести данной группы.
Недостатком данной системы является то, что она дает возможность контролировать и учитывать только условия переноса и рассеивания загрязняющих веществ, т.е. передвижение загрязненного облака и его параметры, но не учитываются условия подстилающей поверхности местности ожидаемого осаждения вредных веществ, что достаточно существенно для достоверного прогнозирования осаждения этих веществ (их концентрации в зонах жизнедеятельности человека) и их возможного негативного влияния на его здоровье.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей системы и оперативное получение достоверной информации о распространении облака с отравляющими веществами, возникшего, например, в результате техногенной катастрофы, с учетом природных факторов местности, их прогнозируемого осаждения и получение возможности оперативного определения оптимальных путей эвакуации людей из этой местности, снижающих риск для их здоровья и жизни..
Указанная задача решается следующим образом. Спутниковая навигационная система, шары-зонды с автономной установкой их запуска, ретранслятор координат шаров-зондов и получаемой в них информации, приемник сигналов шаров-зондов, соединенный через конвертор с компьютером для расчета координат шаров-зондов и других параметров
состоит из одной или нескольких линий, объединенных в единую систему. И каждая линия дополнительно содержит устройство передачи данных о распространении загрязняющих веществ, установленное на выходе компьютера. На этих компьютерах дополнительно установлено специализированное программное обеспечение, содержащее геоинформационные данные местности, в частности карту подстилающей поверхности с учетом коэффициента удержания загрязняющих веществ.. При этом система содержит принимающий узел, состоящий из компьютера, установленного на пульте МЧС, предназначенный для приема и анализа информации, о прогнозируемом распределении вредных веществ и их концентрации на конкретной местности, поступающей через устройства передачи данных с компьютеров для расчета координат шаров-зондов и других параметров каждой линии. Число линий в системе выбирают в зависимости от числа потенциальных источников загрязнений атмосферы в каждом конкретном регионе. На компьютере принимающего узла МЧС установлено программное обеспечение, содержащее данные о транспортной системе района и позволяющее их учитывать наряду со сведениями об ожидаемом осаждении вредных веществ.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является учет весьма существенного дополнительного фактора при аварии, а именно, коэффициента удержания загрязняющих веществ подстилающей поверхностью, т.к. трава, кустарники, деревья - сухие или мокрые, водные поверхности, вспаханный грунт, асфальтовые покрытия, каменные строения и др. существенно отличаются своею поглощающей способностью т.е. способностью удерживать загрязняющие вещества, а также учет возможностей транспортных артерий конкретной местности, что особо важно в случае аварии в зонах крупных населенных пунктов и городов.
На фиг.1 приведена блок-схема одной линии заявляемой системы.
1 - точка выброса загрязняющих веществ: предприятие, где произошла авария. 2 - область их распространения. 3 - автономная установка запуска шаров-зондов. 4 - один из шаров-зондов с передатчиком его координат (долготы, ширины, высоты) 5, а 6 - приемник сигнала. 7 - спутниковая навигационная система. Приемник сигнала 6 соединен через конвертор 8 с компьютером 9. 10 слои многослойной атмосферы, а 11 поверхность земли с различными типами подстилающих поверхностей. 12 - устройство передачи данных о распространении загрязняющих веществ на мониторы компьютера оперативного штаба МЧС 13.
В случае аварии, сопровождаемой выбросом загрязняющих веществ, дежурный сотрудник предприятия 1, где произошел выброс, активирует систему определения области распространения загрязняющих веществ 2. Автономная система запуска шаров-зондов 3 наполняет гелием шар-зонд 4 в автономном режиме, снабженный передатчиком координат 5, определяющий эти координаты с помощью спутниковой навигационной системы 7. Сигнал от передатчика координат 5 поступает на приемник сигнала 6. Посредством конвертера передачи сигнала 8 данные о местонахождении шара-зонда 6 в пространстве многослойной атмосферы 10 загрязненной отравляющими веществами поступают в компьютер 9, где после обработки полученных данных специализированным программным обеспечением, формируется картина направления и скорости ветра в каждом слое атмосферы, а также траектории движения частиц отдельных веществ в слоях. Число получаемых слоев определяется различием их параметров - направлением и скоростью ветра.
Имея достоверную информацию о состоянии атмосферы после выброса отравляющих веществ и о метеоусловиях (сухая погода, дождь, снег, град и др.) с помощью вышеуказанного специального программного обеспечения формируется геоориентированная схема распространения и
осаждения загрязняющих веществ из области 2 с учетом коэффициента их удержания подстилающей поверхностью.
В результате анализа этих данных получается прогнозная карта распределения осевших загрязняющих веществ на конкретной местности с учетом их концентрации.
Полученная информация передается с помощью устройства передачи данных о распространении загрязняющих веществ 12 на мониторы оперативного штаба МЧС 13, где с учетом известной степени влияния концентраций вредных веществ на человека, а также возможностей транспортных артерий района аварии, определяются наиболее оптимальные пути эвакуации людей из зараженной местности. О чем оповещают население и организуют его мобилизацию.
В случае одновременного выброса загрязняющих веществ на нескольких предприятиях региона аналогично срабатывает сигнал от точки выброса 1 каждой линии. В результате включаются все линии, связанные с аварийными точками выброса, и все сведения через устройства передачи данных о распространении и концентрации загрязняющих веществ от каждой точки выброса поступают в компьютеры оперативного штаба МЧС. Там они собираются и анализируются, после чего составляется общая картина прогнозируемых загрязнений окружающей местности с учетом нескольких источников выброса, и уже с ее учетом, аналогично описанному выше, определяются оптимальные пути эвакуации.
Таким образом, используя предлагаемую систему, можно быстро и достоверно с учетом возможностей переноса частиц загрязняющих веществ в многослойной атмосфере получить не только картину распространения в ней загрязняющих веществ, но и их осаждения на земной поверхности, а следовательно, спрогнозировать ситуацию после выброса и выявить наименее опасные для человека пути эвакуации из аварийной зоны, чем значительно сократить его пребывание в опасных для здоровья условиях.
1. Система определения оптимальных путей эвакуации при вредных выбросах в атмосферу, содержащая спутниковую навигационную систему, шары-зонды с автономной установкой их запуска, ретранслятор координат шаров-зондов и получаемой в них информации, приемник сигналов шаров-зондов, соединенный через конвертор с компьютером для расчета координат шаров-зондов, отличающаяся тем, что упомянутый компьютер содержит геоинформационные данные местности и снабжен программным обеспечением, с помощью которого формируется геоориентированная схема распространения и осаждения загрязняющих веществ в многослойной среде с учетом коэффициента их удержания подстилающей поверхностью и получается прогнозная карта распределения осевших загрязняющих веществ с учетом их концентрации на конкретной местности, при этом система содержит устройство передачи данных о распространении загрязняющих веществ, размещенное на выходе компьютера, принимающий узел, включающий компьютер, на котором установлено программное обеспечение, учитывающее транспортную систему района, и на который поступают сведения о распространении загрязняющих веществ для сбора и анализа информации, составления общей карты прогнозируемых загрязнений окружающей среды с возможностью учета нескольких источников выброса, определения оптимальных путей эвакуации людей из зараженной местности, выдачи сигнала оповещения.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит одну или несколько линий, каждая из которых включает в себя устройство передачи данных о распространении загрязняющих веществ, при этом число линий обусловлено числом потенциальных источников выброса вредных веществ в атмосферу.
