Устройство для контроля загрязнений водной среды Советский патент 1993 года по МПК G01N27/00 

Изобре ение относится к области эко- /огии и может быть использовано при про- е ктировании систем для исследования загрязнений водных объектов с помощью с втоматизированных буйковых систем.

Целью изобретения является повыше- ь ие достоверности контроля загрязнений Е одной среды за счет расширения функцио- нальных возможностей, Функциональные возможности в данном случае расширяются за счет обеспечения классификации загряз- и ений путем специальной группировки и об- работки информации с датчиков гидрофизических полей по группам основных видов загрязнений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена функциональная схе- N а предлагаемого устройства.

Устройство, выполненное, например, в виде автоматизированного буя, содержит датчики радиоактивности (РА) 1, блок ионо- селективных электродов (ИС 2, датчики тем- г|ературы (Т) 3, электропрородности (ЭП) 4,

кислорода (Од) 5, рН 6, Яэйох-потенциала 7, три схемы ИЛИ 8-10, пять схем И 11-15, две схемы НЕ 16, 17, блок отбора проб 18 и блоки кодирования 19 и передатчика 20.

В устройстве блок кодирования 19, выход которого соединен с входом блока передатчика 20, своим первым и третьим входами связан с первыми выходами блока ионоселективных электродов 2 и датчиком температуры 3, вторые выходы которых связаны соответственно с третьим и вторым входом первой схемы ИЛИ 8. Выходдатчика РА 1 соединен со вторым входом блока кодирования 19. Выход датчика электропроводности 4 соедгнен с первыми входами первой 8 и второй 9 ИЛИ, выход датчика рН 6 соединен со вторыми входами второй схемы ИЛИ 9 и второй схемы И 12, выход датчика Redox - потенциала 7 соединен с первыми входами второй схемы И 12, первой схемы НЕ 16 и третьей схемы И 13, ко второму входу которой подключен выход датчика кислорода 5. Четвертый вход блока

00 00 VI

ю

кодирования 19 связан с выходом первой схемы ИЛИ 8 и первыми входами первой 11 и пятой 15 схем И, Пятый выход блока кодирования 19 связан с выходом второй схемы ИЛИ 9 и вторыми входами первой 11 и чет- зертой 14 схем 1/1. Шестой вход блока кодирования 19 связан с выходом второй схемы НЕ 17 и вторыми входами четвертой 14 и пятой 15 схем 1/1. При этом выход второй схемы И 12 соединен со вторым входом пер- вой схемы НЕ 16, выход которой соединен с первым входом второй схемы НЕ 17, второй вход которой связан с выходом третьей схемы / 13, Одновременно первый, второй и третий входы третьей схемы ИЛИ 10, к вы- ходу которой подключен блок отбора проб 18, соединены соответственно с выходами первой 11, пятой 15 четвертой 14 схем И.

Устройство рзботает следующим образом,

Информация сдатчика РА1, первых выходов датчика температуры 3 м блока ионосе- лективных электродов 2, характеризующая средний уровень радиоактивности, температуру и содержание конкретных ионов з воде, поступает соответственно на второй, третий и первый входы блока кодирования 19 и далее на блок передатчика 20 (в качестве данных блоков могут использозаться, например, аналогичные блоки устройства-прототипа), Учитывая, что появление в воде тяжелых металлов влияет на величину сигналов с датчиков электропроводности и соответствую- щ и х и о и о с е л е к т и в н ы х з л е к т р о д о в (например, электродов на N1, Сг, Си и т.д.), а также то. что, как правило, слив имеет температурный контраст по сравнению с окружающей средой, сигналы со вторых выходов блока ионоселективных электродов 2 и датчика температуры 3, а так же с выхода дат- чикз электропроводности 4 при величине параметра соответствующего ГФП, превышающей определенный уровень, через первую схему ИЛИ 8 передаются на четвертый вход блока кодирования 19 и далее на блок передатчика 20 в качестве признака тяжелые металлы (ТМ). Появление в воде солей кислот, щелочей изменяет электропроводность и рН среды, при этом сигналы с датчиков электропроводности 4 и рН б также при превышении определенного уровня через вторую схему ИЛИ 9 передаются на пятый вход блока кодирования 19 и далее на блок передатчика 20 в качестве признака соли, кислоты, щелочи (СКЩ). Датчик Redox-потенциалз 7 реагирует на загрязнения, связанные с изменением содержания в воде кислорода 02, органических соединений (органики) и рИ. Указанная группировка сигналов с датчиков Redox-потенциала 7,

рН 6 и Ог 5 позволяет выделить фактор наличия органики в воде, При этом сигналы с датчиков Redox-потенциаа 7 и рН б поступают соответственно на первый и второй входы второй 12 схемы И и при их совпадении на ее выходе появляется сигнал, указывающий на изменение рН воды. Сигналы с датчиков Redox-потенцизла и датчика 02 5 поступают соответственно на первый и второй входы третьей 13 схемы И л при их совпадении на ее выходе появляется сигнал, указывающий на изменение содержания 02 в воде. Нэ первый и второй входы первой 16 схемы НЕ подаются соответственно сигналы с выхода датчика Redox-потенциала 7 м выхода второй 12 схкмы И, при этом сигнал с выхода первой 16 схемы НЕ, характеризующий отсутствие изменения рН среды и наличие изменении содержания органики либо Ог, подается на первый вход второй 17 схемы НЕ, на второй вход которой подается сигнал с выхода третьей 13 схемы И. Сигнал с выхода второй 17 схемы НЕ, характеризующий отсутствие изменения содержания Ог и наличие изменения содержания органики, подается на шестой вход блоха кодирования 19 и далее на блок передатчика 20 в качестве признака органика. В случае наличия сложного по составу загрязнения, дающего совпади; н-и по времени признаков указанных групп (ТМ. СКЩ, органика), включается устройство отбора проб 18, которое позволяет в дальнейшем осуществить детальный анализ ц классификацию проб воды в лаборатории. Это осуществляется следующим образом, Сигналы с выхода первой схемы ИЛИ 8 (признак ТМ) и выхода второй схемы ИЛИ 9 (признак СКЩ) поступают соответственно на первый и второй входы первой 11 схемы И, при их совпадении сигнал с выхода первой 11 схемы / черев первый вход третьей 10 схемы ИЛИ включает блок отбора проб 18, Аналогично сигналы с аыхода второй 9 схемы ИЛИ (признак СКЩ) и второй схемы НЕ 17 (признак органика) поступают соответственно на второй и первый входы четвертой 14 схемы И, при их совпадении сигнал с выхода четвертой 14 схемы И через третий вход третьей 10 схемы ИЛИ включает блок отбора проб 18. Сигналы с выхода первой 8 схемы ИЛИ (признак ТМ) и выхода второй схемы НЕ 17 (признак органика) поступают соответственно на первый и второй вхо- ды пятой 15 схемы И, при их соападении сигнал с ее выхода через второй вход третьей 10 схемы ИЛИ включает блок отбора проб 18. В целом размещение нескольких предлагаемых устройств, например, в виде гидрологических буев из исследуемой аквзтории и сборе информации н& единую приемную систему (аналогично устройству-прототипу) позволяет получить достоверную картину экологического состояния акватории, а также классифицировать характер за- грязнений.

| Преимущества предлагаемого устройст- | во по сравнению с устройством-прототипом | заключаются в повышении достоверности | контроля загрязнений водной среды за счет расширения функциональных возможностей путем классификации загрязнений по группам. Классификация загрязнений обеспечивается указанной группировкой сигналов с датчиков с учетом их чувствительности к раз- иичным видам гидрофизических полей, свя- ванных определенными зависимостями с группами загрязнений. Например, обьединя- |отся сигналы с датчиков электропрозодно ти и рН, на которые влияют изменения олевого, кислотного, щелочного состава оды,

Фор му л а и зобре те н и я i Устройство для контроля загрязнений фздной среды, содержащее датчики электропроводности и температуры, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно дополнительно содержит датчики рН, Redox-потенциала, ионоселективный, кислорода, три схемы

ИЛИ, пять схем И, две схемы НЕ, причем входы первой схемы ИЛИ соединены с датчиками ионоселективным, температуры электропроводности и первым входом второй схемы ИЛИ, второй вход которой соединен сдатчиком рН и первым входом первой схемы И, второй вход которой соединен с датчиком Redox, входом первой схемы НЕ и первым входом второй схемы И, второй вход которой соединен с датчиком кислорода,

выходы первой и второй схем ИЛИ через третью схему И соединены с первым входом третьей схемы ИЛИ, выход первой схемы И через первую схему НЕ, а выход второй схемы И непосредственно соединены с входзми второй схемы НЕ, выход которой соединен с nepoi-.-i хсдсп:: четвертой и пятой схем И, выходы которых соединены с вторым и третьим входами третьей схемы ИЛИ, выход первой схемы ИЛИ соединен с

вторым входом пятой схемы И, а выход второй схемы ИЛИ - с вторым входом четвертой схемы И.

у

Использование: контроль состояния водных сред Р °онл хе г ст::с::ной деятельности человека. Сущность изобретения: устройство содержит датчики кислорода, температуры, электропроводности, рН Redox, ионоселективный, а также логические элементы И, ИЛИ, НЕ, соединенные с датчиками и между собой для интегральной оценки среды. 1 ил.