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 управлении эвакуацией людей при техногенных катастрофах сопровождаемых вредными выбросами в атмосферу. Система включает спутниковую навигационную систему и линию контроля за выбросами отравляющих веществ, состоящую из шаров-зондов 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 прогнозируемого распределении и концентрации вредных веществ при их осаждении. Эта система содержит еще не менее чем одну такую же линию и компьютер для сбора и анализа информации, определения оптимальных путей эвакуации, выработки и выдачи сигнала оповещения, установленный в штабе МЧС. Компьютеры всех линий соединены сетевой системой с компьютером МЧС, который снабжен программно-вычислительным средством прогноза сценариев оседания загрязняющих веществ в многослойной среде с учетом природных факторов местности, формирующим карту полей распространения и оседания загрязняющих веществ от одной точки выброса, связанным с содержащемся в компьютере программно-вычислительным средством наложения этих карт на карту местности для получения общей прогнозной карты оседания загрязняющих веществ от нескольких источников выброса и совмещения ее с картой транспортной системы района, кроме того в систему включена связанная с компьютером МЧС сеть оповещения. Количество линий в системе обусловлено числом потенциальных источников выброса вредных веществ в атмосферу в каждом конкретном регионе. Используя предлагаемую систему, можно оперативно спрогнозировать ситуацию после выброса вредных веществ в атмосферу из нескольких источников одновременно с учетом их задержания подстилающей поверхностью, выявить наименее опасные для человека пути эвакуации из аварийной зоны, получить и выдать сигнал оповещения, а следовательно рационально организовать процесс эвакуации, чем значительно снизить риск для здоровья и жизни людей при техногенных катастрофах.

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 контроля 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 вышеназванной 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 удерживающие свойства подстилающей поверхности местности ожидаемого осаждения вредных веществ. Это достаточно существенный фактор для достоверного прогнозирования осаждения этих веществ (их концентрации в зонах жизнедеятельности человека) и их возможного негативного влияния на здоровье. Также отсутствует возможность определения оптимальных путей эвакуации населения и доведения этой информации до его сведения.

Технической задачей полезной модели является получение более точной и достоверной информации о прогнозируемом распространении вредных веществ, возникающих в результате техногенных катастроф вызывающих их выброс в атмосферу из разных источников одновременно и расширение функциональных возможностей системы, а именно получение возможности определения оптимальных путей эвакуации людей из этой местности, их оповещения об этом, и следовательно управления процессом эвакуации.

Указанная задача решается следующим образом. Система определения оптимальных путей эвакуации при вредных выбросах в атмосферу включает спутниковую навигационную систему и линию контроля за выбросами отравляющих веществ, состоящую из шаров-зондов 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 прогнозируемого распределении и концентрации вредных веществ при их осаждении. Эта система дополнительно содержит еще не менее чем одну такую же линию и компьютеры всех линий соединены сетевой системой с компьютером для определения оптимальных путей эвакуации, выработки и выдачи сигнала оповещения, установленным в штабе МЧС. Компьютер МЧС снабжен программно-вычислительным средством прогноза сценариев оседания загрязняющих веществ в многослойной среде с учетом природных факторов местности (геоинформационных данных местности, в частности данных о подстилающей поверхности с коэффициентами задержания загрязняющих веществ), связанным с программно-вычислительным средством построения прогнозной карты оседания загрязняющих веществ на местности от нескольких точек выброса и совмещения ее с картой транспортной системы района. Кроме этого в систему дополнительно включена связанная с компьютером МЧС сеть оповещения, а число линий в системе обусловлено числом потенциальных источников загрязнений атмосферы в каждом конкретном регионе.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является возможность получения достоверного прогноза при нескольких потенциальных источников выброса загрязняющих веществ с учетом существенного дополнительного фактора при аварии - 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. Кроме этого также получение возможности управления процессом эвакуации с учетом транспортных систем конкретной местности, что особо важно в случае аварии в зонах крупных населенных пунктов и городов с несколькими потенциальными источниками вредных выбросов.

На фиг.1 приведена блок-схема заявляемой системы (из двух линий).

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, широты, высоты) и данных о скорости и направлении ветра в атмосферных слоях - 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 - компьютер оперативного штаба МЧС с устройством передачи информации 13, а 14 - устройство приема информации узла оповещения населения 15 с компьютера МЧС 12.

Программно- вычислительные средства сценариев прогноза оседания загрязняющих веществ в многослойной среде с учетом природных факторов

местности и определения оптимальных путей эвакуации населения могут быть построены по известным принципам построения программно-вычислительных систем и включают в себя вычислительные средства и программное обеспечение (не показано) В качестве вычислительных средств могут быть использованы известные вычислительные машины, изготовленные с использованием процессора типа Pentium 1V. Программное обеспечение компьютеров 9, 13 включает в себя известное базовое программное обеспечение, обеспечивающее функционирование компьютера типа Windows, Mathcad, Mathlab, Photoshop, Internet Explorer, Microsoft Outlook и т.п., а компьютер 13 снабжен специальным программным обеспечением прогноза сценариев оседания загрязняющих веществ в многослойной среде (атмосфере) с учетом природных факторов местности (геоинформационных данных, в частности данных о подстилающей поверхности с коэффициентами задержания загрязняющих веществ), формирующим данные о полях распространения и оседания загрязняющих веществ. В качестве такого программного обеспечения может быть использована «Система расчета оседания загрязняющих веществ в многослойной среде с учетом подстилающей поверхности» (См. свидетельство об официальной регистрации программы ЭВМ №2004611392 по заявке №2004610822 от 12.04.04.) Эта система соединена с программно-вычислительным средством - стандартным графическим редактором любого типа, например Mathcad, Matlab, с помощью которого путем наложения данных о полях распространения и оседания загрязняющих веществ от каждой точки выброса формируется общая карта полей распространения и оседания загрязняющих веществ на данной местности. И с помощью такого же или аналогичного программно-вычислительного средства стандартного графического редактора, она совмещается путем наложения изображений с картой дорожных сетей местности. В результате возникает изображение в виде карты местности с дорожными сетями, с нанесенными на ней результирующими полями распространения загрязняющих веществ от всех точек выброса, из которой визуально определяется где и какой интенсивности предполагается осаждение вредных веществ и двигаясь по какой дороге, человек меньше всего подвергнется вредному воздействию. Эти данные через сеть оповещения передаются населению.

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 в автономном режиме наполняет гелием шар-зонд 4, снабженный передатчиком координат и другой информации 5, который определяет координаты с помощью спутниковой навигационной системы 7. Сигнал от передатчика 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 и ее параметрах поступают в компьютер 9 линии. В компьютере 9 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. В результате формируется схема распространения и осаждения загрязняющих веществ из области 2

Полученная информация с компьютера 9 через сетевую систему передается на компьютер оперативного штаба МЧС 12 (где она суммируется от всех источников) и с учетом особенностей природных факторов местности с помощью программного обеспечения по свидетельству №2004611392 получается прогнозная карта распределения осевших загрязняющих веществ на конкретной местности с учетом их концентрации. Эта карта с помощью графического редактора накладывается на карту транспортной системы района. При этом в компьютер МЧС 12 может быть также введена информация о состоянии атмосферы после выброса отравляющих веществ и о метеоусловиях (сухая погода, дождь, снег, град и др.), которая уточняет и корректирует прогнозную карту распределения оседающих веществ. Компьютер МЧС 12 содержит также данные о степени влияния концентраций вредных веществ на человека. С учетом всех этих данных получается информация (в частности в виде карты) о наиболее оптимальных путях эвакуации людей из зараженной местности. Полученная в компьютере МЧС 12 информация через передающее устройство 13 поступает на принимающее устройство 14 узла оповещения населения 15, откуда транслируется по радио, телевидению, через громкоговорители и т.п.

В случае одновременного выброса загрязняющих веществ на нескольких предприятиях региона срабатывает сигнал от точки выброса 1 каждого предприятия и автономная система 3 каждой линии запускает шары-зонды 4. В результате включаются все линии, связанные с аварийными точками выброса, и все сведения о распространении и концентрации загрязняющих веществ от каждой точки выброса поступают в компьютер оперативного штаба МЧС 12. Там они суммируются и составляется общая картина прогнозируемых загрязнений окружающей местности с учетом нескольких источников выброса, и уже с ее учетом, аналогично вышеприведенному, определяются оптимальные пути эвакуации которые поступают на узел оповещения 15 и передаются.

Таким образом, используя предлагаемую систему, можно быстро и достоверно с учетом возможностей переноса частиц загрязняющих веществ в многослойной атмосфере получить не только достоверную 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, включающая спутниковую навигационную систему и линию, состоящую из шаров-зондов 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 прогнозируемого распределения и концентрации вредных веществ при их осаждении, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит компьютер, установленный в штабе МЧС, с программным обеспечением, включающим геоинформационные данные о местности, в частности о подстилающей поверхности с коэффициентом задержания загрязняющих веществ, и данные о транспортной системе района, причем компьютер МЧС связан через сетевую систему с компьютером линии и снабжен устройством передачи информации, кроме того, система также включает узел оповещения населения, снабженный устройством приема информации от компьютера штаба МЧС, при этом система еще содержит не менее чем одну такую же линию, компьютер которой также связан с компьютером МЧС, объединяющим все линии.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что количество линий обусловлено числом потенциальных источников выброса вредных веществ в атмосферу в каждом конкретном регионе.



 

Похожие патенты:

Система автономного прогрева дизелей тепловозов «Вихрь» облегчает работу помощника машиниста тепловоза и может быть использована в области энергосберегающих технологий на железнодорожном транспорте и в частности в локомотивных депо при прогреве дизелей.

Модель-схема аксонометрических плоскостей системы отопления относится к наглядным пособиям - моделям и может быть использована для демонстрации аксонометрических и основных плоскостей проекций и контроля построения наглядных изображений в курсах начертательной геометрии и черчения. Модель является также и шаблоном, по которому можно достаточно точно ориентировать объекты в реальном пространстве и в компьютерной графике. Название полезной модели - «модель-шаблон аксонометрических плоскостей».
Наверх