Способ экологического мониторинга химически опасных объектов

Способ экологического мониторинга химически опасных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Способ относится к области экологического мониторинга химически опасных объектов и окружающей среды, безопасности их функционирования, предупреждения аварийных чрезвычайных ситуаций (ЧС) и оперативных действий и расчетов зон заражения и поражающего действия при ЧС.

Известны способы и системы экологического мониторинга [1, 2], которые обеспечивают отбор проб опасных веществ для анализа состава, преобразование концентраций опасных веществ в электрический сигнал, передачу его на базовый компьютер для анализа информации.

Однако известные способы и системы не могут обеспечить комплексного экологического мониторинга производственной зоны химически опасного объекта, его санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и зоны защитных мероприятий (ЗЗМ) в автоматизированном режиме.

Наиболее близким по технической сущности является способ и система, описанные в [3], в котором непрерывно определяют концентрацию опасных веществ в рабочей зоне объекта, сравнивают ее с предельно допустимой концентраций (ПДК) и при превышении ее прогнозируют зону заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ.

Недостатком известного способа и системы является отсутствие оперативности, надежности и достоверности определения аварийной ситуации, приводящей к ЧС, так как отсутствует мониторинг следующих параметров в контролируемой зоне: температуры конструкций и окружающей среды; ускорения на элементах конструкций и сооружений; избыточного давления атмосферы; интенсивности излучений от вспышек, а также опознавания методом сравнения аварийных измерительных сигналов с эталонами аварийных сигналов опасных параметров и определения корреляции между контролируемыми параметрами, поскольку ЧС (выброс опасных веществ при аварии) является в большинстве случаев вторичным явлением, следствием других (первичных) процессов - разрушение конструкций, взрыв, пожар, наводнение, землетрясение, непрогнозируемый удар и т.п.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение оперативности, надежности и достоверности определения возникновения аварийной ситуации во всех контролируемых зонах за счет возможности быстрого реагирования на развитие ЧС, опознавания методом сравнения аварийных измерительных сигналов с эталонами аварийных сигналов параметров объекта и окружающей среды, вычисления взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой, что дает возможность предупреждения развития ЧС от пожаров, взрывов и других непредвиденных стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Данный результат достигается тем, что в способе экологического мониторинга химически опасных объектов, заключающемся в том, что непрерывно определяют концентрацию опасных веществ в рабочей зоне объекта, сравнивают ее с ПДК и при превышении ее прогнозируют зону заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ для принятия решения о ЧС, согласно предложению дополнительно непрерывно в рабочей зоне измеряют параметры объекта и окружающей среды, такие как: температура конструкций объекта и окружающей среды, ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивность вредных излучений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объектов, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.

В способе дополнительно непрерывно в санитарно-защитной зоне объекта измеряют температуру конструкций объекта и окружающей среды, ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивность вредных излучений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объектов, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.

В способе дополнительно непрерывно в зоне защитных мероприятий объекта измеряют температуру конструкций объекта и окружающей среды, ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивность вредных излучений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объектов, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.

В способе дополнительно непрерывно в опасной зоне окружающей среды измеряют температуру конструкций объекта и окружающей среды, ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивность вредных излучений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объектов, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.

Непрерывное измерение температуры конструкций объекта и окружающей среды, ускорения на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивности вредных излучений, избыточного давления атмосферы, светового излучения от пожара, вспышки при взрыве, подтопления объектов, осуществление регистрации измерительных сигналов и опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта и принятие решения об аварийной ситуации с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой повышает оперативность, надежность и достоверность определения возникновения ЧС в любой зоне объекта за счет возможности быстрого реагирования на развитие ЧС.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано расположение рабочей зоны объекта, его СЗЗ, ЗЗМ и опасной зоны окружающей среды относительно объекта; на фиг.2 показана схема реализации способа.

Способ базируется на измерении датчиками концентрации опасных веществ, температуры, ускорения, интенсивности излучений от вспышек, подтопления в рабочей зоне 1 (фиг.1, 2) объекта, в СЗЗ 2 объекта, в ЗЗМ 3 объекта и опасной зоне 4 окружающей среды, на которой расположены или могут появиться (или проявиться) другие опасные явления или объекты. Датчики указанных зон соединены с блоками 5, 6, 7, 8 (фиг.2) измерения и опознавания аварийных измерительных сигналов, выходы которых соединены соответственно с входами блоков 9, 10, 11, 12 определения корреляции между аварийными сигналами соответствующих зон. Выходы блоков 9, 10, 11, 12 определения корреляции между аварийными сигналами соединены с входами блоков 13, 14, 15, 16 оценки ситуации и определения зон аварийного контроля, выходы которых соединены с блоком 17 определения зон заражения и поражающего действия. Блоки 18, 19, 20 и 21 датчиков температуры конструкций объекта и окружающей среды, ускорения на элементах конструкций и зданий, избыточного давления атмосферы, интенсивности излучений, подтопления объектов зон контроля соединены с соответствующими блоками 5, 6, 7, 8 измерения и опознавания аварийных измерительных сигналов.

Способ осуществляется следующим образом. Сам факт и развитие аварийной ситуации наиболее объективно, оперативно и достоверно могут быть предсказаны только на основании вычисления коэффициентов взаимной корреляции ряда параметров мониторинга химически опасного объекта и окружающей среды.

К таким параметрам относятся: концентрация опасных веществ на объекте и в окружающей среде; давление во фронте ударной волны при взрывном характере выброса, непрогнозируемом ударе; температура конструкций и окружающей среды при взрыве, пожаре; интенсивности вредных излучений и излучений от пожара, вспышки при взрыве; ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении; подтопление объекта при наводнении или другом непредсказуемом стихийном бедствии.

Возможный выброс опасных веществ при аварии является в большинстве случаев вторичным явлением, следствием других (первичных) процессов - разрушение конструкций, взрыв, пожар, наводнение, землетрясение, непрогнозируемый удар и т.п. Заявляемый способ мониторинга объекта и окружающей среды обеспечивает постоянное измерение параметров не только характеризующих возможный выброс опасных веществ, но и параметров, которые характеризуют аварийный процесс на объекте с последующим вычислением их корреляции при определении ситуационной модели развития ЧС на основном объекте, во внешней среде иди на внешнем объекте, находящемся в зонах контроля.

Алгоритм выполнения способа состоит из последовательности операций непрерывного контроля всех вышеперечисленных параметров в рабочей зоне объекта, в СЗЗ, ЗЗМ и опасной зоне окружающей среды, анализа, измерения, регистрации и опознавания аварийных сигналов, вычисления их взаимной корреляции и регистрации значений. При опознавании аварийной ситуации прогнозируют зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ (и интенсивности воздействия вредных излучений и опасных параметров). Непрерывно, в дежурном режиме, происходит контроль опасных параметров датчиками концентрации опасных веществ на объекте и в окружающей среде, а также датчиками температуры конструкций объекта и окружающей среды, ускорения на элементах конструкций и зданий, интенсивности вредных излучений, избыточного давления атмосферы, интенсивности световых излучений от вспышек, пожара, подтопление объектов во всех контролируемых зонах (блоки 18, 19, 20 и 21 датчиков на фиг.2), измерение и опознавание аварийных измерительных сигналов (блок 5, фиг.2), определение корреляции между аварийными сигналами (блок 9), оценка ситуации и определение зон аварийного контроля (блок 13) в РЗ 1 (фиг.1) объекта; измерение и опознавание аварийных измерительных сигналов (блок 6, фиг.2), определение корреляции между аварийными сигналами (блок 10), оценка ситуации и определение зон аварийного контроля (блок 14) в ССЗ 2 (фиг.1) объекта; измерение и опознавание аварийных измерительных сигналов (блок 7, фиг.2), определение корреляции между аварийными сигналами (блок 11), оценка ситуации и определение зон аварийного контроля (блок 15) в ЗЗМ 3 (фиг.1) объекта; измерение и опознавание аварийных измерительных сигналов (блок 8, фиг.2), определение корреляции между аварийными сигналами (блок 12), оценка ситуации и определение зон аварийного контроля (блок 16) в опасной зоне окружающей среды 4 (фиг.1) объекта.

В случае развития ЧС в РЗ 1 объекта (фиг.1, 2) производят измерение и опознание аварийных измерительных сигналов в блоке 5, вычисление коэффициентов взаимной корреляции в блоке 9, оценку ситуации на объекте и определение зон аварийного контроля в блоке 13, расчет зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия в блоке 17 и принимают решение о ЧС.

В случае развития ЧС, например, в окружающей среде 4 объекта (на соседнем объекте, взрыв, пожар в лесу) (фиг.1, 2) производят измерение и опознание аварийных измерительных сигналов в блоке 8, вычисление коэффициентов взаимной корреляции в блоке 12, оценку ситуации на объекте и определение зон аварийного контроля в блоке 16, расчет зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия в блоке 17 и принимают решение о ЧС.

В случае развития ЧС в любой комбинации этих зон контроля информация о концентрации опасных веществ, интенсивности излучений и параметрах опасных явлений посредством технических средств зон 1, 2, 3, 4 (фиг.1), независимо друг от друга, поступит на блоки 5, 6, 7, 8 (фиг.2) измерения и опознавания и далее соответственно на блоки 9, 10, 11, 12 вычисления взаимной корреляции и на соответствующие блоки 13, 14, 15, 16 оценки ситуации и определения зон аварийного контроля, затем на блок 17 расчета зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия для принятия решения о ЧС с учетом анализа суммы тяжести аварийных ситуаций во всех контролируемых зонах.

Каждый аварийный сигнал с датчиков вышеперечисленных типов имеет некий обобщенный характерный вид (эталон). Такой эталон, например, можно сформировать на основе статистического обобщения (усреднения) нескольких десятков аварийных сигнальных реализаций для каждого типа датчика в виде временной последовательности, или в виде качественного описания на основе опроса нескольких десятков специалистов-экспертов в вербальном виде. Поэтому в процессе мониторинга производится непрерывное опознание аварийных измерительных сигналов с датчиков методом сравнения каждого типа сигнала со своим эталоном программным путем на микропроцессоре или при помощи аппаратной реализации этой процедуры (блоки 5, 6, 7, 8).

Затем факт наличия аварийного сигнала с одного типа датчика проверяется на временное совпадение с аварийными сигналами с другими типами датчиков (блоки 9, 10, 11, 12), при наличии совпадения (корреляции) делается вывод о возникновении ЧС. По вычислению корреляционных характеристик измеренных данных, полученных с этих датчиков, производится обнаружение признаков ЧС независимо от операторов, охраны и персонала на объекте.

Вычисление корреляции аварийных измерительных сигналов необходимо для установления какого-либо факта аварии. Например, при ударе молнии световая вспышка и ударная волна (гром) не совпадают по времени и не будет превышения температуры на объекте, а при взрыве на объекте световая вспышка и ударная волна будут совпадать и затем возникнет большая температура на объекте за счет возникновения пожара.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение оперативности, надежности и достоверности контроля при развитии аварийных событий на объекте и в окружающей его среде при действии аварийных факторов на ситуацию как «изнутри» (начиная с объекта), так и «извне», т.е. из окружающей среды или с другого (соседнего) объекта. Это позволяет исключить задействование (привлечение) лишних сил и средств при мониторинге, обеспечить системность при оценке аварийной ситуации на объекте и окружающей среде, исключить лишнее дублирование технических средств контроля, автоматизировать мониторинг на различных ступенях контроля. В этом случае мониторинг, включающий в себя алгоритмы опознавания и вычисления взаимной корреляции аварийных признаков, позволит предотвратить аварийную ситуацию на основном (контролируемом) объекте за счет принятия решений о ЧС, а также прогнозировать развитие ситуации на основном объекте.

Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить системный подход к решению задачи автоматизированного экологического мониторинга химически опасных объектов и, в частности, объектов хранения и уничтожения химического оружия, и производить разработку, создание и внедрение систем экологического мониторинга с учетом методических требований комплексного контроля не только производственной зоны объекта, но и санитарно-защитной зоны, зоны защитных мероприятий и т.д., что позволит повысить безопасность эксплуатации объекта и, следовательно, обеспечить безопасность населения, проживающего в непосредственной близости от таких объектов.

Источники информации:

1. Система экологического мониторинга при уничтожении химического оружия в Саратовской области. Монография. Под общей редакцией проф. А.Н. Маликова и проф. В.Н. Чуписа. Саратов, 2002. - 217 с.

2. Одинцов Г. «За» единогласно // Гражданская защита. - 1996. - №2. - С.30-32.

3. Вахрушев В.И., Заболотских В.И., Хохряков А.В. Система автоматического контроля, прогноза и оповещения о газовой опасности на химически опасном объекте // Приборы и системы управления. - 1999. - № 3. - С.13-15.

1. Способ экологического мониторинга химически опасных объектов, заключающийся в том, что непрерывно определяют концентрацию опасных веществ в рабочей зоне объекта, сравнивают ее с предельно-допустимой концентрацией и при превышении ее прогнозируют зону заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ для принятия решения о чрезвычайной ситуации, отличающийся тем, что дополнительно непрерывно в рабочей зоне объекта измеряют температуру конструкций объекта, ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивность вредных излучений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объекта, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно непрерывно в санитарно-защитной зоне объекта измеряют температуру конструкций объекта и окружающей среды, ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивность вредных излучений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объектов, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно непрерывно в зоне защитных мероприятий объекта измеряют температуру конструкций объекта и окружающей среды, ускорение на элементах конструкций и зданий при взрыве, землетрясении, интенсивность вредных излучений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объектов, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно непрерывно в опасной зоне окружающей среды измеряют температуру конструкций объекта и окружающей среды, ускорение на элементах конструкций и сооружений, избыточное давление атмосферы, световое излучение от пожара, вспышки при взрыве, подтопление объектов, производят регистрацию измерительных сигналов и проводят опознание аварийных измерительных сигналов методом сравнения с эталонами аварийных сигналов параметров объекта, при этом решение об аварийной ситуации принимают с учетом взаимной корреляции аварийных измерительных сигналов между собой.