Способ автоматического послойного определения и регулирования состава воздуха в объемах высокогабаритных стационарных объектов АПК Российский патент 2023 года по МПК G01N27/00 F24F7/03 

Изобретение относится к области стационарных высокогабаритных объектов АПК, например животноводческие и птицеводческие фермы, склады, пункты приема, сортировки и первичной подготовки плодоовощеводческой продукции, забоя животных и первичной переработки мясной продукции, посты диагностики, ремонта и покраски сельскохозяйственной техники и другие. Предлагаемым способом предусматривается автоматическое, послойное по объему помещений, определение и регулирование состава воздуха во всем объеме помещения с информацией, например, световой, звуковой, речевой, работающих о качестве воздуха по всей кубатуре помещений. Регулирование состава воздуха предполагается автоматическим воздействием на системы вентиляции и кондиционирования на срок действия, позволяющий привести состав воздуха в соответствии с санитарно-гигиеническими нормативами по каждой из вредностей: запыленности, загазованности, бактериальной обсемененности, параметры микроклимата, запахов и других вредностей, характерных для данных объектов или помещений по своим характеристикам.

Известна сенсорная система для переключения вентиляционных систем в транспортных средствах [RU 2236035, G 05D 27/02, F 24F 11/00], упрощающая технологию работы сенсора и производимых оценок. Сенсорная система включает газовый сенсорный элемент, электрическое сопротивление которого понижается в присутствии восстанавливающих газов и повышается в присутствии окисляющих газов, вычислительный блок, выход которого соединен с контроллером вентиляционного блока. Она выполнена с возможностью подачи на вычислительный блок сигнала, удовлетворяющего условиям: за увеличением концентрации восстанавливающих газов следует увеличение поданного в вычислительный блок сигнала газового сенсора, которое приблизительно равно уменьшению сигнала газового сенсора, поданного в вычислительный блок при соответствующем увеличении концентрации окисляющих газов. Вычислительный блок выполнен с возможностью расчета изменения в единицу времени сигналов газового сенсора, поступивших в него, и с возможностью выработки переключающего сигнала для перевода вентиляционной системы в режим рециркуляции, как только увеличение или уменьшение сигнала газового сенсора в единицу времени численно превосходит пороговый предел. Как видно, сенсорная система контролирует системы вентиляции в транспортных средствах в отношении способа всасывания воздуха и в отношении способа рециркуляции в зависимости от концентрации ядовитых испарений в окружающей транспортное средство атмосфере посредством газового сенсорного элемента с измененяемым электрическим сопротивлением, уменьшающегося в присутствии восстанавливающих газов и увеличивающегося в присутствии окисляющих газов, вместе с вычислительным блоком, выход которого соединен с блоками управления системой вентиляции.

Недостатками данного изобретения являются:

1. Уязвимость измеряемых приборов к встречному для транспорта ветру.

2. Работоспособность системы не гарантирует ее безопасность.

3. Стоимость системы не оправдывает затрат на нее.

4. Система срабатывает только при различии состава воздуха вне рабочего места вокруг и внутри кабины.

Известен способ санитарно-гигиенической обработки воздуха животноводческих помещений [RU 2734421, A 61L 9/01, A 61L 9/013, A 61L 9/20]. Способ предназначен для дезинфекции и санации воздуха закрытых помещений в присутствии людей и/или животных составом, изложенным в патенте. Способ по прямому назначению весьма эффективен.

Недостатком его является невозможность автоматического определения и регулирования состава воздуха в объемах животноводческих и птицеводческих, складских, ремонтных, малярных, окрасочных цехов сельскохозяйственной техники.

Наиболее близким к заявленному является способ двустадийной очистки канализационных колодцев и жижесборников [RU 2774851, E 03F 5/08]. Способ состоит в подаче чистого воздуха в пространство канализационного колодца или жижесборника под давлением с увеличением скорости на дне и удаление загрязненного воздуха в течение 5-7 мин источником тяги с разряжением до 0,4 кг/см² при непрерывном определении тяги газа и его концентрации. Процесс повторяют, обеспечивая 100% зону объема колодца-жижесборника. Далее реализуют круговую очистку внутренних стен колодца путем подачи свежего воздуха по секторам круга. Благодаря этому обеспечивается интенсивное перемешивание свежего воздуха с вредными газами во всем пространстве колодца-жижесборника, включая застойные зоны в нижней части, где скапливаются газы с повышенной плотностью.

Недостатками данного способа являются:

1. Отсутствие возможности практического определения состава воздуха по всей площади помещения на любой высоте от пола помещения.

2. Отсутствие возможности послойного определения состава воздуха во всем объеме помещений от пола до потолка.

3. Невозможность практического автоматического определения состава воздуха по трем координатным осям помещения.

4. Отсутствие автоматического непрерывного процесса регулирования состава воздуха по результатам определения.

Задача изобретения – автоматическое определение и регулирование послойного состава воздуха в трехмерном пространстве высокогабаритных стационарных объектов АПК с постоянным выделением в их пространство вредностей.

Поставленная задача решается за счет того, что способ автоматического послойного определения и регулирования состава воздуха в трехмерном пространстве высокогабаритных стационарных объектов АПК с постоянным выделением вредностей предполагает автоматическое послойное определение и одновременно автоматическую регулировку состава воздуха вентиляцией - нагнетанием или вытяжкой – и/или кондиционированием посредством автоматической ориентации потоков воздуха на запрограммированные заранее типичные для каждого объекта опорные точки, характерные для каждого установленного программой слоя толщиной 2-3м с заданными по программе координатами, начиная от пола и до потолка здания.

Новые существенные признаки:

1. Послойная дифференция определения и регулирования состава воздуха в высокогабаритных стационарных объектах АПК с постоянным выделением вредностей.

2. Автоматическое определение и регулирование состава воздуха в объемах рассматриваемых объектов посредством сравнения действительного состава воздуха со значениями законодательно установленных предельно допустимых концентраций и автоматической подачи команды на системы вентиляции и кондиционирования для приведения в соответствие их работой состава воздуха к нормируемым.

3. Определение и регулирование состава воздуха в запрограммированных опорных точках слоя с указанными их координатами и поочередного автоматического регулирования по четным и нечетными слоям, чем обеспечивается достижение цели и задачи изобретения.

4. Использование оснащенного необходимым оборудованием для реализации задач изобретения и программой действия дрона для оперативного решения вопросов и решения задач в труднодоступных для работников объекта мест скопления вредностей в застойных зонах, например, свинокомплексов, птицефабриках, мясокомбинатах, складов хранения плодоовощеводческой продукции, малярных и окрасочных цехов оборудования и сельскохозяйственной техники, предотвращая не только ненормируемые условия труда, а и отравления, а также взрывы и пожары.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны.

Технический результат

Предлагаемое решение позволяет оперативно получать сведения о послойном составе воздуха в стационарных высокогабаритных объектах АПК с постоянным выделением вредностей и применять оперативно профессиональные решения по обеспечению нормируемых условий труда.

Послойное определение и регулирование состава воздуха, начиная от пола помещения и приземного слоя, а также слоев другого уровня, где работают операторы – пункты ремонта, сортировки и переработки плодоовощной продукции, многоярусные объекты и птицефабрики - гарантирует обеспечение нормируемых параметров воздуха в требуемое время на конкретном объекте без прекращения работы.

Использование предлагаемых решений позволяет определять и регулировать состав воздуха в слоях, в которых это не осуществляется годами из-за недоступности или без применения дорогостоящей специальной техники для работы на высоте. Этим исключается возможность находящихся в различных слоях воздуха объекта помещений вредностей под влиянием различных факторов опускаться под воздействием тяжести или других обстоятельств в зону работы операторов, загрязняя воздушные пространства.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объект правовой защиты.

На фиг. 1 представлена блок-схема составляющих способа автоматического послойного определения и регулирования состава воздуха в объемах высокогабаритных стационарных объектов АПК с постоянным выделением вредностей.

На фиг. 2 представлено схематично трехмерное пространство высокогабаритных стационарных объектов АПК с постоянным выделением вредностей.

На фиг. 3 дислокации опорных пространственных точек в слоях воздуха в кубатуре высокогабаритных стационарных объектов АПК с постоянным выделением вредностей.

Реализация способа осуществляется в следующем порядке. Формируется задача изобретения, изложенная выше. По каждому объекту формируется количество слоев, в которых по потребности автоматически по сформированной программе реализовывается поставленная задача изобретения; основанием потребностей являются результаты послойной индикации действительного состава воздуха в сравнении с предельно-допустимой концентрацией вредностей по существующим нормативам; потребность реализуется при ДСВ > ПДК. Этот блок постоянно оснащен n индикаторами наличия и уровня концентрации вредных газов в условно определенных слоях объемов помещения, то есть И₁, И₂, …, И_n, а также шкалой Ш₁, Ш₂, …, Ш_n нормативов этих газов, то есть по существующим значениям ПДК наличествующих газов. Сравнение между собой значений И₁, И₂, …, И_n и Ш₁, Ш₂, …, Ш_n осуществляется в блоке 3. Обращаем внимание, что блок 2 связан с блоком 3 через блоки индикации И₁, И₂, …, И_n и Ш₁, Ш₂, …, Ш_n. При ДСВ > ПДК по любой из вредностей поступает команда в блок 4 для включения кондиционера или вентилятора в режиме нагнетания Н внешнего чистого воздуха из окружающего пространства или вытяжки В из слоя воздуха и через фильтр выброса его в атмосферу. Этот процесс осуществляется при одновременной автоматической индикации состава воздуха в блоках 2 и 3. При достижении режима ДСВ < ПДК элементы блока 4 подают автоматически команду на выключение вентиляции или кондиционирования. На фиг. 1 эта связь между блоками 3 и 4 обозначена пунктиром. Обращаем внимание, что автоматическое включение вентилятора в блоке 4 на нагнетание Н предусмотрено при различии значений по составу между ДСВ и ПДК до 25%; в остальных случаях вентилятор включается на вытяжку В. Кондиционер автоматические включается при температуре более 20°С и работает до понижения температуры в слое, где работают операторы, до 16°С. Учитывая кубатуру рассматриваемых объектов, предусмотрено определение реперных точек, в которых автоматически по заданной программе осуществляется постоянно, т.е. круглосуточно, или периодически, как правило в начале рабочего дня, середине его и конце, определение и регулирование состава воздуха. Блок 5 является интегратором 3-мерного пространства объема помещений по длине l, ширине b и высоте h. Вид составляющих этого пространства представлен на фиг. 2. Сочетание параметров h₁, b₁, l₁; h₂, b₂, l₂; …; h_n, b_n, l_n учитывая неоднородность вредностей, их удельные веса, летучесть, запахи и другие особенности, позволяет сформировать реально существующие в пространстве газо-воздушные слои высотой по 2-3 м, начиная от пола объекта до потолка высотой h₁, шириной b₁, длиной l₁, аналогично h₂, b₂, l₂; …; h_n, b_n, l_n. Блок 6 является обладателем n слоев. Каждый из них, учитывая реальные размеры объектов, обладает кубатурой от 20*10³ м³ до 35*10³ м³. Определение и регулирование состава воздуха в каждой точке этой кубатуры нереальны и не нужны. Поэтому авторами на основе послойных данных блока 6 определены опорные точки, где целесообразно определение состава воздуха и по его данным осуществлять регулирование с учетом летучести газов. На основе анализа и изучения проблемы в качестве опорных точек определены те, которые представлены на фиг. 3. Как видно, в качестве опорных точек определена точка Ц на пересечении сплошной и пунктирной диагоналей прямоугольного слоя воздуха, а в качестве «периферийных» выбраны точки Х₁, составляющей 0,8 длины верхней, обозначенной сплошной линией, диагонали - координаты b^I - l^I и X₂, составляющей 0,7 длины нижней, обозначенной пунктиром, диагонали - координаты b^II - l^II; а также точки Х₃, координаты которой - b^III - l^III и Х₄ с координатами b^IV – l^IV, при этом точка Х₃ дислоцируется на 0,7 длины пунктирной диагонали, а точка Х₄ - на длине 0,8 сплошной диагонали. С целью повышения качества процесса определения и регулирования состава воздуха в кубатуре помещения программой предусмотрено распределение дислокации точек поочередно в нечетных и четных воздушных слоях, осуществляемое устройствами блока 7. Способ предусматривает послойное определение и регулирование состава воздуха в объемах высокогабаритных стационарных объектов АПК с постоянным выделением вредностей. Автоматическая реализация по заданной программе посредством оснащенного соответствующим оборудованием с программой дрона, управляемого оператором для постоянного или периодического действия с фиксацией результатов на компьютере.

Изобретение относится к анализу и кондиционированию воздуха в стационарных высокогабаритных объектах агропромышленного комплекса. Способ автоматического послойного определения и регулирования состава воздуха в объемах высокогабаритных стационарных объектов АПК включает автоматическое определение состава воздуха индикаторами, сравнение результатов по каждому составляющему с предельно допустимыми концентрациями и использование этих данных для корректировки ситуации обеспечения соответствия качества воздуха требуемым нормативам. В объеме высокогабаритных помещений с различным послойным составом воздуха при значениях параметров в опорных точках слоев объема воздуха помещений, расположенных на Х-образных диагоналях зданий прямоугольного сечения, где центральной точкой является точка пересечения этих диагоналей. В качестве «периферийных» выбраны по две точки на каждой диагонали, расположенные в противоположных концах их соответственно на 0,8 и 0,7 их длины на одной из них и на 0,7 и 0,8 длины на другой диагонали. Опорные точки в слое воздуха образуются трехмерными параметрами их – высотой, шириной и длиной слоя для равнозначных или разных по объему слоев со своими значениями трехмерных параметров. Автоматическое определение и регулирование состава воздуха реализуется сформированными программами постоянного или дискретного действия, которые вместе с исполнительными механизмами, размещающимися равнозначными блоками в беспилотный летательный аппарат вместе с обоснованной программой траектории движения дрона в объеме помещения и автоматической регистрацией результатов, информирующей о них звуковым, световым или речевым образом, и передачей их на компьютер для формирования выводов специалистами по решаемой проблеме при условии, что действительный состав воздуха содержит компоненты, концентрации которых превышают предельно допустимые значения нормативной базы по любому составляющему внутреннего объема воздуха объекта, что приводит к автоматическому включению в работу системы кондиционирования при температуре, превышающей 20°С, и выключению при температуре 16°С и вентиляции для нагнетания воздуха при различии значений по составу воздуха до 25%, а в остальных случаях – для вытяжки до автоматически определяемых условий. Техническим результатом является возможность оперативно получать сведения о послойном составе воздуха в стационарных высокогабаритных объектах АПК с постоянным выделением вредностей и применять оперативно профессиональные решения по обеспечению нормируемых условий труда. 3 ил.

Способ автоматического послойного определения и регулирования состава воздуха в объемах высокогабаритных стационарных объектов АПК, включающий автоматическое определение состава воздуха индикаторами, сравнение результатов по каждому составляющему с предельно допустимыми концентрациями и использование этих данных для корректировки ситуации обеспечения соответствия качества воздуха требуемым нормативам, отличающийся тем, что в объеме высокогабаритных помещений с различным послойным составом воздуха при значениях параметров в опорных точках слоев объема воздуха помещений, расположенных на Х-образных диагоналях зданий прямоугольного сечения, где центральной точкой является точка пересечения этих диагоналей, а в качестве «периферийных» выбраны по две точки на каждой диагонали, расположенные в противоположных концах их соответственно на 0,8 и 0,7 их длины на одной из них и на 0,7 и 0,8 длины на другой диагонали, а опорные точки в слое воздуха, образуемые трехмерными параметрами их – высотой, шириной и длиной слоя для равнозначных или разных по объему слоев со своими значениями трехмерных параметров, причем автоматическое определение и регулирование состава воздуха реализуется сформированными программами постоянного или дискретного действия, которые вместе с исполнительными механизмами, размещающимися равнозначными блоками в беспилотный летательный аппарат вместе с обоснованной программой траектории движения дрона в объеме помещения и автоматической регистрацией результатов, информирующей о них звуковым, световым или речевым образом и передачей их на компьютер для формирования выводов специалистами по решаемой проблеме при условии, что действительный состав воздуха содержит компоненты, концентрации которых превышают предельно допустимые значения нормативной базы по любому составляющему внутреннего объема воздуха объекта, что приводит к автоматическому включению в работу системы кондиционирования при температуре, превышающей 20°С, и выключению при температуре 16°С и вентиляции для нагнетания воздуха при различии значений по составу воздуха до 25%, а в остальных случаях – для вытяжки до автоматически определяемых условий.