СПОСОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2006 года по МПК G01N15/06 

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, преобразования 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 всех выделенных зон контроля - производственной зоны химически опасного объекта, его санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и зоны защитных мероприятий (ЗЗМ) с обеспечением условий принятия решений при ЧС.

Наиболее близким по технической сущности является способ и система, описанные в [3], в которых 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.

Недостатками известного способа и системы являются: невозможность реагирования на развитие ЧС, исходящей с территории за основным объектом; невозможность адаптивного управления техническими средствами контроля; отсутствие взаимосвязи между экологическим мониторингом объекта и окружающей среды для принятия решения о ЧС; нет контроля интенсивности излучений, превышение которых предельно-допустимых интенсивностей (ПДИ) приводит к ЧС (например, возгорание одного дерева от молнии может привести к неуправляемому лесному пожару).

Предлагаемое изобретение направлено на повышение оперативности, надежности и достоверности определения ЧС в любой зоне за счет возможности быстрого реагирования на развитие ЧС, адаптивного управления техническими средствами контроля и взаимосвязи между экологическим мониторингом объекта, СЗЗ, ЗЗМ и опасной зоны окружающей среды для принятия решения о ЧС, а также дает возможность предупреждения развития ЧС от пожаров, взрывов и других непредвиденных стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Данный результат достигается тем, что способ экологического мониторинга химически опасных объектов, заключается в том, что непрерывно определяют концентрацию опасных веществ в санитарно-защитной зоне, зоне защитных мероприятий и опасной зоне окружающей среды, сравнивают полученные результаты с предельно-допустимыми концентрациями и при превышении их прогнозируют зону заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ, при угрожающем прогнозируемом развитии аварии или возникновении аварийной ситуации адаптивно подключают в реальном масштабе времени в указанных зонах в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий дополнительные технические средства контроля, а именно: передвижные лаборатории анализа, лазерные лидары, постоянные посты контроля - и обрабатывают информацию с дополнительных технических средств контроля для окончательного принятия решения о чрезвычайной ситуации.

Кроме того, дополнительно непрерывно определяют интенсивность излучений во всех зонах контроля, сравнивают их с предельно-допустимыми интенсивностями и при превышении их прогнозируют зону опасности и поражающего действия с учетом метеоусловий и интенсивности излучений, при возникновении аварийной ситуации адаптивно подключают в реальном масштабе времени дополнительные технические средства контроля в указанных зонах контроля в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий и обрабатывают информацию с дополнительных технических средств контроля для окончательного принятия решения о чрезвычайной ситуации.

Непрерывное определение концентрации опасных веществ в СЗЗ, ЗЗМ и опасной зоне окружающей среды, сравнение ее с ПДК и при превышении их прогнозирование зоны заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ, при угрожающем прогнозируемом развитии аварии или возникновении аварийной ситуации адаптивное подключение в реальном масштабе времени в указанных зонах в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий дополнительных технических средств контроля, а именно: передвижных лабораторий анализа, лазерных лидаров, постоянных постов контроля - и обработка информации с дополнительных технических средств контроля для окончательного принятия решения о ЧС дает возможность адаптивной взаимосвязи между экологическим мониторингом объекта, СЗЗ, ЗЗМ и окружающей среды для принятия решения о ЧС.

Дополнительное непрерывное определение интенсивности излучений во всех зонах контроля, сравнение их с предельно-допустимыми интенсивностями и при превышении их прогнозирование зоны опасности и поражающего действия с учетом метеоусловий и интенсивности излучений, при возникновении аварийной ситуации адаптивное подключение в реальном масштабе времени дополнительных технических средств контроля в указанных зонах контроля в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий и обработка информации с дополнительных технических средств контроля для окончательного принятия решения о ЧС дает возможность предупреждения развития ЧС от пожаров, взрывов и других непредвиденных стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Указанные существенные отличительные признаки в других технических решениях нами не обнаружены, поэтому считаем, что предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано расположение рабочей зоны объекта, СЗЗ, ЗЗМ и опасной зоны окружающей среды относительно объекта; на фиг.2 показан сценарий развития ЧС "изнутри" объекта; на фиг.3 - сценарий развития ЧС "извне" объекта, а на фиг.4 показана схема реализации способа.

Способ базируется на измерении датчиками концентрации опасных веществ и интенсивностей излучений в рабочей зоне 1 (фиг.1) объекта, в СЗЗ 2 объекта, в ЗЗМ 3 объекта и опасной зоне 4 окружающей среды, на которой расположены или могут появиться другие опасные объекты. Датчики указанных зон соединены с блоками 5, 6, 7, 8 (фиг.4) анализа и сравнения измеренных концентраций опасных веществ и измеренных интенсивностей излучений соответственно с ПДК и с ПДИ. Выходы блоков 5, 6, 7, 8 анализа соединены соответственно с входами блоков 9, 10, 11, 12 оценки ситуации и определения зон аварийного контроля, выходы которых соединены с блоком 13 определения зон заражения и поражающего действия и зон опасности и поражающего действия. Выход указанного блока соединен с дополнительными техническими средствами контроля зон 1-4 (блоки 14, 15, 16, 17) и с входом блока 18 принятия решения о ЧС. Выходы дополнительных технических средств контроля зон 1-4 (блоки 14, 15, 16, 17) соединены с отдельными входами блока 18 принятия решения о ЧС. Под дополнительными средствами контроля подразумеваются передвижные лаборатории анализа, лазерные комплексы дистанционного контроля загрязнения атмосферы (лидары), постоянные посты контроля и другие средства, работающие на площади до 50 км².

Способ осуществляется следующим образом. Алгоритм выполнения способа состоит из последовательности операций непрерывного контроля опасных веществ и излучения в рабочей зоне объекта, в СЗЗ, ЗЗМ и окружающей ее среде, анализа и регистрации значений концентраций опасных веществ и интенсивностей излучения, контроля измеренных значений соответственно на превышение ПДК и ПДИ. При превышении их прогнозируют зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ (и интенсивности излучений). При возникновении аварийной ситуации в одной из зон контроля, в зависимости от развития аварийной ситуации, адаптивно подключают дополнительные технические средства контроля, а именно: передвижные лаборатории анализа, лазерные лидары, постоянные посты контроля - и обрабатывают информацию с дополнительных технических средств контроля для окончательного принятия решения о чрезвычайной ситуации в одной или нескольких зонах контроля в реальном масштабе времени.

В случае развития аварийной ситуации в РЗ 1 объекта (фиг.1, 2) по данным анализа блока 5 (фиг.4) производят оценку ситуации на объекте и определение зон аварийного контроля в блоке 9, расчет зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия в блоке 13 и принимают предварительное решение о ЧС в блоке 18. При этом анализ параметров в блоке 13 в реальном масштабе времени может привести к активизации дополнительных технических средств контроля либо в одной зоне, либо во всех зонах в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий. Например, при угрожающем прогнозируемом развитии аварии активизируют дополнительные технические средства только в СЗЗ 2 (блок 15); или в СЗЗ 2 (блок 15) и ЗЗМ 3 (блок 16); или в СЗЗ 2 (блок 15), ЗЗМ 3 (блок 16) и опасной зоне 4 окружающей среды (блок 17) в случае развития аварийной ситуации для расширения контролируемого пространства и на основании более обширной оперативной информации принимают решение о ЧС в блоке 18, так как блок 18 для своего функционирования имеет обобщающую информацию о ЧС с дополнительных технических средств контроля.

В случае развития аварийной ситуации в окружающей среде 4 объекта (на соседнем объекте) (фиг.3) по данным анализа блока 8 (фиг.4) производят оценку ситуации на объекте и определение зон аварийного контроля в блоке 12, расчет зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия в блоке 13 и принимают предварительное решение о ЧС в блоке 18. При этом анализ параметров в блоке 13 в реальном масштабе времени может привести к активизации дополнительных технических средств контроля либо в одной зоне, либо во всех зонах в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий. Например, при угрожающем прогнозируемом развитии аварии адаптивно активизируют дополнительные технические средства контроля или только в ЗЗМ 3 (блок 16); или в ЗЗМ 3 (блок 16) и СЗЗ 2 (15); или в ЗЗМ 3 (блок 16), СЗЗ 2 (блок 15) и рабочей зоне 1 объекта (блок 14) для расширения контролируемого пространства и на основании более обширной оперативной информации принимают решение о ЧС в блоке 18, так как блок 18 для своего функционирования имеет обобщающую информацию о ЧС с дополнительных технических средств контроля.

В случае развития аварийных ситуаций в любой комбинации зон информация о концентрации опасных веществ и интенсивности излучений посредством технических средств зон 1, 2, 3, 4, независимо друг от друга, поступит на блоки 5, 6, 7, 8 (фиг.4) анализа и сравнения измеренных концентраций опасных веществ с ПДК и интенсивности излучений с ПДИ и далее соответственно на блоки 9, 10, 11, 12 оценки ситуации и определения зон аварийного контроля, затем на блок 13 расчета зоны заражения (и зоны опасности) и поражающего действия. Блок 13 адаптивно активизирует дополнительные технические средства контроля 14, 15, 16, 17 соответствующих зон. Далее блок 18 принимает решение о ЧС на основе обобщающей информации о ЧС с дополнительных технических средств контроля.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает адаптивность контроля при развитии аварийных событий на объекте и в окружающей его среде при действии 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 адаптивность контроля (мониторинга), заключающаяся в выборе алгоритма "изнутри" или "извне", позволит предотвратить аварийную ситуацию на основном (контролируемом) объекте за счет принятия решений, а также прогнозировать развитие аварийной ситуации на основном объекте. Примером такой ситуации может являться развитие аварийной ситуации на внешнем (по отношению к основному объекту) объекте, например железнодорожная магистраль, на которой произошла авария, а основной объект расположен в одном километре от нее (арсенал хранения химического оружия в п.Кизнер Удмуртской Республики). Факт подобной аварии был зафиксирован, но по счастливой случайности авария не развилась (состав перевозил взрывчатые вещества, а также цистерны с соляной кислотой). Другим примером может являться транспортировка химического оружия на объект по уничтожению химического оружия.

Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить системный подход к решению задачи автоматизированного экологического мониторинга химически опасных объектов, 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. - прототип.

Изобретение относится к области мониторинга, в частности к мониторингу химически опасных объектов. Сущность: непрерывно определяют концентрацию опасных веществ, а также интенсивность излучений в рабочей зоне объекта, санитарно-защитной зоне, зоне защитных мероприятий и опасной зоне окружающей среды. Сравнивают полученные значения с предельно-допустимыми. Если полученные значения превышают предельно-допустимые, прогнозируют зону заражения и поражающего действия. При угрозе аварийной ситуации подключают дополнительные технические средства контроля, обрабатывают поступающую с них информацию. Принимают окончательное решение о чрезвычайной ситуации. Технический результат: повышение оперативности, надежности и достоверности определения чрезвычайной ситуации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

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 непрерывно определяют концентрацию опасных веществ в санитарно-защитной зоне, зоне защитных мероприятий и опасной зоне окружающей среды, сравнивают полученные результаты с предельно-допустимыми концентрациями и при превышении их прогнозируют зону заражения и поражающего действия с учетом метеоусловий и объема выброса опасных веществ, при угрожающем прогнозируемом развитии аварии или возникновении аварийной ситуации адаптивно подключают в реальном масштабе времени в указанных зонах в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий дополнительные технические средства контроля, а именно: передвижные лаборатории анализа, лазерные лидары, постоянные посты контроля, и обрабатывают информацию с дополнительных технических средств контроля для окончательного принятия решения о чрезвычайной ситуации.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно непрерывно определяют интенсивность излучений во всех зонах контроля, сравнивают их с предельно-допустимыми интенсивностями и при превышении их прогнозируют зону опасности и поражающего действия с учетом метеоусловий и интенсивности излучений, при возникновении аварийной ситуации адаптивно подключают в реальном масштабе времени дополнительные технические средства контроля в указанных зонах контроля в зависимости от прогнозируемого развития опасных последствий и обрабатывают информацию с дополнительных технических средств контроля для окончательного принятия решения о чрезвычайной ситуации.