СЕТЬ АВТОНОМНЫХ ПОСТОВ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (АПМОС) Российский патент 2013 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к энергетическим системам на основе ветроэлектрических установок.

Известны локально расположенные автоматические посты мониторинга различных ведомств, расположенных в местах централизованного энергоснабжения [Регистрационный номер Р/2008/1253/300/Л от 21.02.2008, Лицензия на осуществление деятельности в областях гидрометеорологии и смежных с ней областях; Патент RU 2197720. Способ радиационного мониторинга экосистем по радиоактивности почв. МПК G01N 1/04, G01T 1/167, 1999].

Известны региональные, объектовые и мобильные автоматизированные измерительные системы производственно-экологического мониторинга (АИСПЭМ) потенциально опасных предприятий и состояния окружающей среды для прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на базе системы сбора и передачи данных SkyLINK. [Паличев Е.Д. «Под контролем АИСПЭМ» // Атопресса №9, 2009; Тарасевич А.Е. "Организация системы мониторинга и предупреждения чрезвычайных ситуаций на промышленном предприятии" // Журнал "Промышленная и экологическая безопасность", №2 (16), февраль 2008 г; Точенова Н.В. «Формирование и обеспечение функционирования дополнительной (региональной) сети государственного мониторинга окружающей среды на территории Ханты-Мансийского автономного округа. - Югры» // ссылка на страницу http://900igr.net/prezentatsii/ekologija/Monitoring/Ekologicheskijmonitoring.html]

Недостатками всех известных автономных постов мониторинга окружающей среды является невозможность их использования в качестве единой районной, региональной или глобальной сети постов мониторинга окружающей среды в децентрализованных районах с единым центром, поскольку для передачи информации на большие расстояния необходимы очень мощные дорогостоящие устройства и буферные накопители энергии, что в современных условиях нецелесообразно и неэкономично.

Недостатком существующих сетей региональных автоматизированных системы производственно-экологического мониторинга является энергетическая привязка сети автоматизированных измерительных систем производственно-экологического мониторинга к центральной энергосистеме, также в системе мониторинга наряду с различными датчиками для химического, пожарного, гидрологического, радиационного, физической защиты и др. видов мониторинга, нет видеозаписывающей аппаратуры, что приводит к получению неполной информации.

Задачей предлагаемого изобретения является создание автономного поста мониторинга окружающей среды (АПМОС), энергетической площадкой которого будут являться комбинированные источники возобновляемой энергии, такие как солнечно-ветровая или гидроэнергия. И на базе АПМОС создание региональной, глобальной сети автоматических постов мониторинга окружающей среды, что позволит исключить привязку к центральной энергосистеме и обеспечить круглосуточный и круглогодичный надежный экологически безопасный мониторинг окружающей среды на больших территориях.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность:

- обеспечения метеорологического, экологического мониторинга (для выявления браконьеров, для учета миграции редких животных, наблюдений на лежбищах морских котиков, нерп и т.д.) и мониторинга потенциально опасных объектов: железнодорожных путей, мостов, социальных объектов, нефтепроводных, газопроводных труб в местах, где невозможно подключение к центральной энергосистеме;

- наличие системы сбора от различных датчиков и объектов и передачи этих данных;

- возможность подключения существующих датчиков для химического, пожарного, гидрологического, радиационного, физической защиты и др. видов мониторинга;

- передача информации в объектовые, локальные, региональные, информационно-аналитические центры.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что сеть автономных постов мониторинга окружающей среды состоит из нескольких автономных постов мониторинга, где энергетическая площадка состоит из вертикально-осевых ветроэнергетических установок различной модификации мощностью по 0,4-0,6 кВт, смонтированных ярусами и вращающихся под напором ветра навстречу друг другу, обороты которых суммируются через сумматор-вариатор и передаются на генератор, и солнечными модулями мощностью 0,15-0,2 кВт, размещенные на антивандальной башне высотой от 10-18 м и выше, при этом аккумуляторный отсек, электронные блоки передачи данных размещены в металлическом шкафу, закрепленном высоко на башне, при этом автономные посты мониторинга окружающей среды установлены по принципу ячейки, на одинаковом расстоянии друг от друга, причем в каждой ячейке имеется девять базовых станций, находящихся на расстоянии 5 км, соединенных между собой локально с выделенной линией и имеющих одну головную материнскую башню, в которой накапливается вся информация, собранная со всех постов и передающая ее через сотовую связь или по выделенному каналу региональным службам для анализа обстановки и принятия соответствующих решений, а система общего мониторинга и безопасности представляет собой систему нового поколения для мониторинга различных параметров с передачей информации по радиоканалу, сотовой связи или по выделенной линии.

Использование предложенной конструкции АПМОС и единой региональной сети АПМОС позволит в реальном масштабе времени вести видеонаблюдение заброшенных полей, заросших конопляными и маковыми плантациями, сельхозугодий, лесов, социальных объектов, где невозможно подключение к центральной энергосистеме и передавать данные об этом дежурным службам и руководству для принятия необходимых мер.

Охотоведам, рыбинспекторам, экологам для выявления браконьеров и для учета миграции редких животных, наблюдений на лежбищах морских котиков, нерп и т.д., а также для наблюдений нефтепроводных, газопроводных труб оборудовать АПМОС дополнительно тепловизорами, что позволит вести круглосуточное наблюдение на определенном участке. Кроме того, датчики и тепловизоры могут передать информацию о началах пожаров в лесу. АПМОСы, установленные на берегах рек и водоемов, могут задолго предупредить о наступлении паводков и наводнений, что обеспечивает снижение рисков и смягчение последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, повышает уровень защиты населения и территории.

Гидрометеорологические службы могут значительно увеличить количество метеопостов для качественного прогнозирования погоды в регионе.

Сущность предлагаемого автономного поста мониторинга окружающей среды и региональной сети АПМОС поясняется фиг.1, 2.

На фиг 1 представлена общая схема автономного поста мониторинга окружающей среды.

На фиг.2 - карта местности с отмеченными на нем местами расположения сети автономных постов мониторинга, соединенных между собой локально с выделенной линией и имеющих одну головную материнскую башню, в которой накапливается вся информация, собранная со всех постов и передающая ее через сотовую связь или по выделенному каналу региональным службам для анализа обстановки и принятия соответствующих решений.

Автономный пост мониторинга окружающей среды состоит из антивандальной башни 1 высотой от 10-18 метров и выше при необходимости решения специальных задач, вертикально-осевых ветроэнергетических установок роторов Савониуса 2 и 3 мощностью по 0,4-0,6 кВт, смонтированных ярусами и вращающихся навстречу друг другу, при этом соединенных через сумматор-вариаотор 4 на генератор 5, и солнечными модулями 6 мощностью 0,15-0,2 кВт на башне 1 закреплена неподвижная платформа 7 с установленными на них измерительной и фиксирующей аппаратурой (датчики, видеокамеры, тепловизоры и т.д. на схеме не указаны), для размещения аккумуляторного отсека на антивандальной башне 1 закреплен металлический шкаф 8.

Работает автономный пост мониторинга окружающей среды следующим образом. При воздействии скоростного напора ветра 9, от 1.5 м/с, начинают вращение роторы Савониуса 2 и 3, смонтированные ярусами и вращающиеся навстречу друг другу, обороты каждого ротора суммируются через сумматор-вариатор 4 и передаются на генератор 5, при безветренной погоде энергетическое обеспечение осуществляется солнечными фотоэлектрическими батареями 6 и дополнительно поддерживается аккумуляторами, расположенными в металлическом шкафу 8, датчики, видеокамеры, тепловизоры расположены на неподвижной платформе 7. Автономные посты мониторинга 10 объединяются через локальную сеть и передают информацию по выделенной линии материнской башне 11, в которой накапливается вся информация, собранная со всех постов и передающая ее через сотовую связь или по выделенному каналу региональным службам для анализа обстановки и принятия соответствующих решений.

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано в системах общего мониторинга и безопасности. Сущность: сеть включает несколько автономных постов мониторинга, включающих датчики контроля окружающей среды, видеокамеры, тепловизоры. Энергетическая площадка постов состоит из размещенных на антивандальной башне вертикально-осевых ветроэнергетических установок различной модификации и солнечных модулей. Ветроэнергетические установки смонтированы ярусами и вращаются под напором ветра навстречу друг другу. Обороты вращения ветроэнергетических установок суммируются через сумматор-вариатор и передаются на генератор. В металлическом шкафу, закрепленном высоко на башне, размещены аккумуляторный отсек и электронные блоки передачи данных. Посты мониторинга установлены по принципу ячейки, на одинаковом расстоянии друг от друга. Причем в каждой ячейке содержится девять базовых станций, соединенных между собой локально и имеющих одну головную материнскую башню. Вся информация, собранная с постов, накапливается в головной материнской башне, а затем передается через сотовую связь или по выделенному каналу региональным службам для анализа обстановки и принятия решений. Технический результат: создание автономного поста мониторинга окружающей среды, энергетической площадкой которого являются источники возобновляемой энергии. 2 ил.

Сеть автономных постов мониторинга окружающей среды, содержащая несколько постов мониторинга, включающих в себя датчики контроля окружающей среды, видеокамеры, тепловизоры, отличающаяся тем, что посты мониторинга являются автономными, где энергетическая площадка состоит из вертикально-осевых ветроэнергетических установок различной модификации мощностью по 0,4-0,6 кВт, смонтированных ярусами и вращающихся под напором ветра навстречу друг другу, обороты которых суммируются через сумматор-вариатор и передаются на генератор, и солнечных модулей мощностью 0,15-0,2 кВт, размещенных на антивандальной башне высотой от 10-18 м и выше, при этом аккумуляторный отсек, электронные блоки передачи данных размещены в металлическом шкафу, закрепленном высоко на башне, при этом автономные посты мониторинга окружающей среды установлены по принципу ячейки, на одинаковом расстоянии друг от друга, причем в каждой ячейке имеется девять базовых станций, находящихся на расстоянии 5 км, соединенных между собой локально с выделенной линией и имеющих одну головную материнскую башню, в которой накапливается вся информация, собранная со всех постов, передаваемая затем через сотовую связь или по выделенному каналу региональным службам для анализа обстановки и принятия соответствующих решений, а система общего мониторинга и безопасности представляет собой систему нового поколения для мониторинга различных параметров с передачей информации по радиоканалу, сотовой связи или по выделенной линии.