УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2014 года по МПК A62D3/00 G01N27/00 

Предназначено для оперативного обнаружения отравляющих веществ и токсинов; предупреждения людей о грозящей опасности и моментальной нейтрализации концентрации химико-биологических составляющих.

Устройство может быть использовано во всех сферах народного хозяйства, а также в вооруженных силах РФ, как надежное средство для своевременного оповещения людей о проведенной атаке с использованием химических веществ, наносящих непоправимый вред человеку.

Современное знание располагает широким спектром веществ, способных лишить человека его продуктивной деятельности и наносящих ущерб его здоровью.

К этому числу относятся в первую очередь отравляющие вещества. При этом научное знание располагает определенным количеством средств для нейтрализации токсичных отравляющих веществ, и в первую очередь поиском вариантов и способов их преодоления. Теперь перед авторами стоит задача, как и каким образом обнаружить токсичные и отравляющие вещества и найти наиболее рациональный способ их нейтрализации воздействия на организм человека.

В мировой практике известно устройство A62D 3/00 (2007.01) и G01N 27/00 (2007.01) и наиболее близкое техническое решение заявленному RU 106397 U1, 10.07.2011 год. Оно имеет ряд сходных с заявленным объектом сторон и некоторую идентичность названий элементов электронной схемы.

Однако при всей своей привлекательности это устройство существенно отличается по своим качественно-технологическим характеристикам и в этой связи не решает в полном объеме задачи по оповещению и нейтрализации отравляющих веществ современных модельных построений и концентраций токсинов.

Цель настоящего изобретения - преодоление имеющихся недостатков путем создания более новационно-мобильного устройства, способного решать поставленные задачи на современном научно-техническом уровне.

Известно, что свойства отравляющих веществ всецело зависят от объединяющих их химических и спектральных показателей, и широкого коридора особенностей физиологического воздействия на человека. Исходя из поставленных задач, авторы предлагают устройство, в котором на электронном уровне будет производиться определение физических и токсических свойств отравляющих веществ и ряд практических действий по своевременному предупреждению и их нейтрализации. Детальный поиск и проведение анализа информации, относящейся к этой области знания, позволяет авторам объединить известные методики и способы распознавания отравляющих веществ и представить эту матрицу в электронном виде. Рассмотренный материал приведен для пояснения на фигурах 1, 2, 3.

Устройство для предупреждения и нейтрализации отравляющих веществ приведено в виде блок-схемы на Фиг.1 и содержит блок 1, включающий в свой состав камеру 2, оборудованную всасывающими устройствами 3, 4, 5, 6, 7, имеющими на выходе датчики и включенными в состав блока 1, датчики 8, 9, 10 анализа внешней воздушной среды, усилители-преобразователи 11, 12, 13, 14, 15, микропроцессорный комплект 16 первого порядка, блок 17 памяти эталонов, блок 18 ввода вопросов, блок 19 анализа ответов, блок 20 анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ, матричное поле 21 в виде диодной кристаллической решетки на базе жидких кристаллов, микропроцессор 22 второго порядка, блок 23 предупреждения об опасности, блок 24 исполнительное устройство, механизмы 25, 26, 27 исполнительного устройства.

При этом датчики всасывающих 3, 4, 5, 6, 7 устройств выходами подключены к выходам усилителей-преобразователей 11, 12, 13, 14, 15, а датчики 8, 9, 10 выходами подключены к усилителям-преобразователям, при этом выходы усилителей-преобразователей 11, 12, 13, 14, 15 подсоединены выходами к микропроцессорному комплекту 16 первого порядка, который выходами-входами подключен к блоку 17 памяти эталонов, блоку 18 ввода вопросов и к микропроцессорному комплекту 22 второго порядка, при этом блок 17 памяти эталонов входами-выходами подключен к микропроцессорному комплекту 16 первого порядка и к матричному полю 21, блок 18 ввода вопросов соединен входами-выходами с микропроцессорным комплектом 16 первого порядка, с блоком 19 анализа ответов и входами-выходами подключен к блоку 20 анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ, который входами-выходами подключен к блоку 19 анализа ответов и к матричному полю 21, соединенному с входами-выходами блока 17 памяти эталонов, блока 18 ввода вопросов и микропроцессорного комплекта 22 второго порядка, соединенного входами-выходами с микропроцессорным комплектом 16 первого порядка, блоком 23 предупреждения об опасности, блоком 20 анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ, с матричным полем 21 и с блоком 24 исполнительного устройства, соединенного входами-выходами с микропроцессорным комплектом 22 второго порядка и выходами к механизмам 25, 26, 27 исполнительного устройства 24.

При этом авторы не ставят задачу рассмотреть и осветить все многообразное множество отравляющих веществ и их действие на человека. Все это подробно изложено в многочисленных информационных источниках, с которыми может познакомиться каждый, а обратим ваше внимание на конкретику. В каком-то районе в воздушную среду, где находятся живые существа и в первую очередь люди, были выброшены отравляющие вещества в виде облака токсинов. Прямо или косвенно пары токсинов достигают области действия устройства, которое из состояния ждущего режима включается в активную часть функционирования. Всасывающие устройства 3, 4, 5, 6, 7 размещены в камере 2 и снабжены датчиками, которые оборудованы многослойными пластинами, на поверхность которых нанесены активные химические вещества. При воздействии на них паров токсинов они вступают в химическую реакцию, в результате которой пластины деформируются (Фиг.3) и вступают в непосредственный контакт с электрической схемой устройства. В результате этого действия на входе создаются токи большой или малой величины. Образованные таким образом токи подаются на входы аналого-цифрового преобразователя, где развертывающий аналого-цифровой преобразователь (Фиг.2) определенным образом переводит поступивший на вход сигнал в цифровую последовательность, при этом это происходит, начиная с самого низкого значения до необходимого, уравновешивание с аналоговым выходным напряжением.

Для облегчения понимания авторы приводят типичную схему одного из аналоговых цифровых преобразователей (Фиг.2) для разрядного уравновешивания.

Известно, что аналого-цифровой преобразователь обладает высокой разрешающей способностью, функциональной точностью и быстродействием. При этом в рассматриваемом техническом решении требуется высокая разрешающая способность, что определяется разрядностью и широким диапазоном входного аналогового напряжения, а точность стоит на горизонте абсолютной погрешности максимально возможной шкалы. Быстродействие в данном случае характеризуется временем преобразования t_пр, которое определяется интервалом времени от момента интервала поступления сигнала на входе до появления на выходе установившегося кода. Детализация этого момента работы устройства необходима для понимания процесса преобразования сигнала, снятого в результате деформации пластины (Фиг.3), преобразованного в цифровую графику.

Схема аналого-цифрового преобразователя приведена на Фиг.2 и содержит триггер 28, схему управления 29, запоминающий регистр 30, синхроимпульсы 31, пусковой импульс 32, сброс цифровой 33, последовательный выход 34, аналоговый выход 35, цифровой параллельный выход 36, ЦАП 37 со схемой и логическим устройством. На Фиг.3 показана пластина, деформированная под воздействием токсина.

Эта детализация позволит более глубоко проникнуть в процесс работы устройства.

Устройство, изображенное на Фиг.2, работает в трех режимах: 1 режим пассивного всеобъемлющего наблюдения за состоянием воздушной среды; 2 режим активного поиска и обнаружения отравляющих веществ в виде токсинов, а при обнаружении отравляющих веществ и токсинов подача сигнала об обнаружении в виде звукового и светового оповещения; 3 режим активизации нейтрализующих средств с парами отравляющих веществ в виде токсинов.

Особый порядок. Если в первой части описания речь шла о регистрирующей аппаратуре, которая констатировала факт наличия различных отравляющих веществ, то в отделе под названием “Особый порядок” речь пойдет об их нейтрализации с помощью современных технологий. Прежде чем мы перейдем к решению вопроса о нейтрализации отравляющих веществ, рассмотрим тему, в которой озвучим некоторые характерные стороны этой проблематики. Особые свойства отравляющих веществ, уровень их токсичности, при этом следует понимать степени концентрации и уровни доз, плотность и стойкость их в поле заражаемого пространства, и объем распространяемого заражаемого воздуха в области функционирования всего живого и в первую очередь, человека.

Боевая концентрация отравляющих веществ в воздухе определяется достижением определенного эффекта по выведению из строя людского контингента и на возможно необходимое время.

Под плотностью заражения следует понимать отравляющие вещества, представленные в виде грубодисперсного аэрозоля или в виде капель, которые заражают определенного рода площади и источники воды. Токсичность отравляющих веществ рассмотрим по ходу раскрытия сущности заявленного технического решения.

Основным и определяющим средством защиты от воздействия отравляющих веществ является своевременное предупреждение о готовящемся нападении и быстрое предупреждение о совершенном действии с применением отравляющих веществ и реальных шагов по защите человека от их физических, химических и токсических свойств.

Определяющим моментом в общей структуре заявленного объекта является всасывающее устройство, которое содержит микродвигатель, к валу которого прикреплен узел, оборудованный лопастями, заключенными в камеру, которая имеет свободный доступ к воздушной среде с одной стороны узла и полностью.

Устройство для предупреждения и нейтрализации отравляющих веществ (Фиг.1) работает в трех режимах: режиме 1 - слежения, режиме 2 - обнаружения токсинов и предупреждения об опасности, и в режиме 3 - нейтрализации отравляющих веществ.

Работа в режиме 1 - слежение.

Воздушные массы через всасывающие устройства 3, 4, 5, 6, 7 или через датчики 8, 9, 10, выполненные в виде всасывающих устройств, поступают в структуру этой части устройства с выходов, у которых сигналы определенной конфигурации поступают на входы усилителей-преобразователей 11, 12, 13, 14, 15, с выходов которых снимается информация в виде цифровой графики. Эти сигналы поступают на вход микропроцессорного комплекта 16 первого уровня, с которого эти цифровые составляющие поступают в блок 17 памяти эталонов и в блок 18 ввода вопросов. При этом в блоке 17 памяти эталонов происходит сравнение поступившей цифровой графики с эталонами всех известных видов токсинов, записанных в памяти блока 17 в виде цифровых информативных сущностей. Одновременно к работе подключается блок 18 ввода вопросов, это происходит тогда, когда цифровая графика поступающего сигнала, например в виде 1110011011, не сравнима с цифровыми графиками, записанными в память блока 17 памяти эталонов, т.е. определенным образом отличается от информации, которая электронно записана в память блока 17. Подключается блок 18 ввода вопросов. Этот блок запускает сигнал, который подключает к анализу поступившей графики 1110011011 блок 19 анализа ответов и блок 20 анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ, он же, в свою очередь, включает в действие матричное поле 21, с выхода которого сигналы управления поступают на входы блока 17 анализа эталонов и блока 18 ввода вопросов, с выхода которого снимается сигнал управления на вход микропроцессорного комплекта 16 первого порядка. Однако это происходит лишь тогда, когда информация цифровой графики незначительно отличается от поступившей информации с выходов усилителей-преобразователей 11, 12, 13, 14, 15. Например, поступившая информация имеет форму 1110011011, а после сличения ее с матричным полем 21 колеблется в допустимых пределах. Если же различия цифровой графики носят значительный характер, матричное поле 21 запускает в рабочий режим микропроцессор 22 второго порядка, с выхода которого запускается система оповещения в блоке 23 и дается команда на блок 24, который запускает в действие исполнительное устройство 25, 26, 27, которое выбрасывает в окружающую среду определенную часть нейтрализующего раствора. В случае, если обстановка с состоянием воздушной среды стабилизируется, автоматически происходит отключение микропроцессорного комплекта 22 второго порядка, что и приводит к систематизации режима работы всего устройства по предупреждению и нейтрализации отравляющих веществ. Таким образом, даже малейшее изменение состава воздуха приводит в действие все комплекты устройства по предупреждению и нейтрализации отравляющих веществ.

Работа в режиме 2 - обнаружение токсинов и предупреждение об опасности.

Как только цифровая конфигурация, имеющая вид 1110011011, будет соответствовать эталонному численному цифровому значению, которая хранится в памяти блока 17 памяти эталонов, моментально запускается вся систематика устройства для предупреждения и нейтрализации отравляющих веществ.

Работа в режиме 3 - нейтрализация отравляющих веществ.

В этом случае по самому кратчайшему пути с микропроцессорного комплекта 16 первого порядка подается команда о запрете блока 23 предупреждения об опасности, с выхода которого выполняется громкий звуковой сигнал и включается световая система оповещения о наступающей опасности. При этом микропроцессорный комплект 16 первого порядка по прямой связи подключает к работе микропроцессорный комплект 22 второго порядка, который приводит в действие блок 24 исполнительного устройства, с выхода которого снимается команда на входы исполнительных механизмов 25, 26, 27, и в воздушную среду начинают поступать смеси, которые способны нейтрализовать действие того или иного токсина.

Обратим ваше внимание на следующее: в каком-то районе в воздушную среду, где находятся живые существа и, в первую очередь, люди, определенным образом, в виде облака, выброшены определенного рода токсины. Прямо или косвенно пары токсина достигают области действия всасывающих устройств. С активной части всасывающего устройства токсин попадает на распределительный узел, на выходе которого установлены пластины из тончайших пленок, покрытых соответствующим раствором, по своему содержанию активно реагирующим на тот или иной токсин, вызывая реакцию взаимодействия токсина на покрытие пластин.

Это действие приводит к определенного рода деформации пластин, на поверхность которых воздействует токсин определенной группы. При деформации пластин происходит их касание с другими пластинами, находящимися в общем пакете, на выходе которого создаются токи большой или малой величины, т.е. происходит воздействие токсина на пластину, которая замыкает сеть, по которой проходит группа напряжений малой величины. Напряжения малых величин попадают на входы усилителей-преобразователей, с выходов которых снимаются цифровые величины, которые в виде цифровой графики попадают на входы распределительных блоков, выходы которых подключены к анализирующим узлам микропроцессорного комплекта первого уровня. Этот микропроцессорный комплект первого уровня содержит блок памяти эталонов и блок вопросов, где происходит сравнение поступившей информации с эталонами, которые содержатся в памяти микропроцессорного комплекта первого порядка.

Обратите особое внимание при рассмотрении технического устройства на блок вопросов, где происходит решение задачи, когда цифровая графика, снятая с выходов усилителей-преобразователей, не вписывается в основную группу эталонов тех или иных показателей токсинов, хорошо известных в мировой практике.

Таким образом, задается определенная группа вопросов о содержании токсинов, не подходящих по своим характеристикам ни к одному из известных множеств. На этот вопрос должен дать ответ блок нестандартных ответов. Иными словами говоря, если применена группа стандартных токсинов, которые не могут сравниться с эталонами этих известных групп, то в блоке анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ происходит поиск наиболее близкого прототипа токсинов, включенного во вновь созданную комбинаторику этой сущности отравляющих веществ. Одновременно блок анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ построен по такому принципу, что позволяет определить, являются ли эти, запущенные в воздушную среду, токсины способными нанести ущерб здоровью людей, или это вещество, не представляющее опасности для человека, но способное психологически воздействовать на людей с целью создания панических настроений.

Микропроцессорный комплект первого уровня предназначается для того, чтобы определить химический состав токсина, его плотность, время и силу воздействия на человека и дать рекомендации микропроцессорному комплекту второго уровня на его нейтрализацию токсического вещества. Микропроцессорный комплект первого уровня снабжен определенной группой синтезаторов, которые работают в режиме световой и звуковой сигнализации.

Изобретение относится к средствам оперативного обнаружения отравляющих веществ и токсинов и моментальной их нейтрализации. Устройство содержит микропроцессорные комплекты первого 16 и второго 22 порядка, блок памяти эталонов 17, блоки для обнаружения отравляющих веществ и токсинов, аудио-видео-систему, при этом блоки обнаружения отравляющих веществ и токсинов выполнены в виде всасывающих устройств 3-7, имеющих на выходе датчики, определяющие уровень заражения воздушной среды, выходы которых подключены к усилителям-преобразователям 11-15, выходами-входами соединенными с микропроцессорным комплектом первого порядка 16, который выходами-входами подсоединен к блоку памяти эталонов 17, блоку ввода вопросов 18 и микропроцессорному комплекту второго порядка 22, блок памяти эталонов 17 входами-выходами подключен к матричному полю 21 в виде диодной кристаллической решетки на базе жидких кристаллов, блок ввода вопросов 18 соединен входами-выходами с блоком анализа ответов 19 и блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, который входами-выходами подключен к блоку анализа ответов и к матричному полю 21, соединенному с входами-выходами блока ввода вопросов 18 и к микропроцессорному комплекту второго порядка 22, соединенному входами-выходами с блоком предупреждения об опасности 23, блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, матричным полем 21 и блоком исполнительного устройства 24 по нейтрализации отравляющих веществ и токсинов, соединенным выходами с исполнительными механизмами 25-27. Техническим результатом изобретения является возможность определения концентрации токсических материалов и их нейтрализация в самые короткие сроки и моментальное предупреждение людей об опасности, т.е. максимально возможная защита человека от воздействия различных токсинов. 3 ил.

Устройство для предупреждения и нейтрализации отравляющих веществ и токсинов, содержащее микропроцессорные комплекты первого и второго порядка, блок памяти эталонов, блоки для обнаружения отравляющих токсинов, аудио-видео-систему, отличающееся тем, что блоки обнаружения отравляющих веществ и токсинов выполнены в виде всасывающих устройств, имеющих на выходе датчики, определяющие уровень заражения воздушной среды, выходы которых подключены к усилителям-преобразователям, выходами-входами соединенным с микропроцессорным комплектом первого порядка, который выходами-входами подсоединен к блоку памяти эталонов, блоку ввода вопросов и микропроцессорному комплекту второго порядка, при этом блок памяти эталонов входами-выходами подключен к матричному полю в виде диодной кристаллической решетки на базе жидких кристаллов, блок ввода вопросов соединен входами-выходами с блоком анализа ответов и блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ, который входами-выходами подключен к блоку анализа ответов и к матричному полю, соединенному с входами-выходами блока ввода вопросов и к микропроцессорному комплекту второго порядка, соединенному входами-выходами с блоком предупреждения об опасности, блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ, матричным полем и блоком исполнительного устройства по нейтрализации отравляющих веществ и токсинов, соединенным выходами с исполнительными механизмами.