Отчет по практике в ОАО «КАМАЗ»

Для передачи информации от сети КЗС в системе предусматривается аппаратура передачи данных (АПД), а для отбора и обработки информации – информационно-вычислительный центр, включающий ЦС. Она осуществляет передачу команд и вызов (опрос) КЗС, синхронизирует их работу и накопляет информацию, а также имеет вычислительный центр (ВЦ), который оборудован ЭВМ и выполняет обработку информации КЗС.

Работа КЗС происходит следующим образом. Установленный на станции датчики концентрации вредных ингредиентов и метеопараметров выдают непрерывный аналоговый сигнал и усилитель-преобразователь производит их масштабирование и унифицирование, а первый коммутатор станции последовательно (друг за другом) подключает выходы таких сигналов от датчиков к единому аналого-цифровому преобразователю (АЦП), который преобразует аналоговую информацию в цифровую (двоичный код). Второй коммутатор последовательно подсоединяет выход АЦП к устройствам суммирования результатов отдельных измерений от каждого датчика к блокам памяти дискретного вида; КЗС по команде от ЦС последовательно опрашивает ячейки памяти каждого датчика и через устройство вывода информации выдает ее в АПД для очередной передачи в канал связи. В данном случае используются коммутируемые телефонные каналы связи, которые допускают уверенную передачу данных со скоростью до 600 бит/с.

При небольшом объеме информации ее накопление можно производить на перфоленте или телетайпе с дальнейшей обработкой на серийной ЭВМ. При расширении системы и увеличении информации целесообразно использовать специализированную ЭВМ, работающую в реальном масштабе времени. Структурная схема АСКЗ-А приведена на рис.

В зависимости от характера и объема задач, решаемых автоматизированными системами контроля окружающей среды, их можно разделить на пять типов: промышленные, городские региональные, общегосударственные и глобальные

Промышленные системы контролируют выбросы промышленного предприятия, степень загрязнения его промплощадок и прилегающего к нему района. Обычно они входят в систему предприятия и имеют датчики, характерные для ингредиентов его выбросов и метеодатчики, которые располагаются с учетом места выбросов вредностей в атмосферу, «розы ветров» и характера размещения жилых массивов в районе промышленного предприятия.

Городские системы предназначены для контроля уровня загрязнения воздушного бассейна города выбросами промышленных предприятий, автомобильного транспорта и измерения метеопараметров. Они позволяют установить величину загрязнения с учетом времени года и климатических факторов, «вклад» каждого источника загрязнения и всестороннюю его характеристику, прогнозировать опасные ситуации смогового характера, информировать о возможности их возникновения и других особенностях атмосферы контролируемого региона партийные и советские органы, а также руководителей отдельных предприятий.

Региональные системы обычно не имеют КЗС, а получают сведения о загрязнении атмосферы и водоемов от городских и промышленных АСКЗ. Они предназначены для статистической обработки и анализа данных о загрязнении окружающей среды на значительных территориях, на базе которых проводятся исследования и прогнозирование, а также разработка научно обоснованных рекомендаций по охране природной среды,

Общегосударственные системы получают материалы о загрязнении и состоянии окружающей среды от региональных систем, с искусственных спутников Земли и космических орбитальных станций.

Глобальные системы мониторинга окружающей среды используются для исследований и охраны природы, осуществляемых па основании международных соглашений в этой области. Ряд стран имеет сеть наземных станций, на которых осуществляется непрерывный отбор и анализ проб на присутствие в атмосфере загрязняющих веществ, СО, СО2, пыли свинца, а также изотопов некоторых элементов (радионуклидов) естественного и искусственного происхождения.

Заслуживает внимания созданная система мониторинга фонового загрязнения окружающей природной среды, которая имеет сеть специальных станций в различных природных зонах и районах, значительно удаленных от локальных источников загрязнения, и, в частности, в биосферных заповедниках. Она охватывает все основные типы природных зон и предусматривает организацию систематических и комплексных фоновых наблюдений в семи главных типах зональных экосистем: арктических пустынь, сухих и луговых степей, таежных лесов и др.

Основу работ по автоматизированному мониторингу окружающей среды в нашей стране составляют системы семейства АНКОС (автоматического наблюдения, контроля окружающей среды) – специализированных аналитических станций.

Система АНКОС решает четыре основные задачи:

1. намерение уровня загрязнения  в расположении КЗС;

2. оценка состояния загрязнения  атмосферы и поверхностных вод;

3. прогноз уровня загрязнения  воздушного и водного бассейна;

4. локализация интенсивных источников выбросов загрязняющих веществ. Структурная схема системы АНКОС для воздушного и водного бассейнов идентична описанной выше АСКЗ-А (дли контроля атмосферы), а для контроля загрязнения поверхностных вод (АНКОС-В) в систему включены автоматические анализаторы состава воды. Кроме стационарных КЗС в систему АНКОС-А в АНКОС-В могут быть включены и описанные выше передвижные замерные станции.

Кроме стационарной КЗС типа «Пост-1» и передвижной лаборатории «Атмосфера-2» разработана более совершенная КЗС для контроля загрязнения атмосферы «Воздух-1». Кроме непрерывного анализа воздуха на СО и SО2, а также измерения метеопараметров и регистрации информации от датчиков на перфоленте (т. е. непосредственно ввода ее в ЭВМ) станция обеспечивает автоматический отбор проб воздуха для последующего анализа одновременно на 4 газовых ингредиента и возможность ручного отбора проб воздуха одновременно также на 4 ингредиента и пыль.

Замер метеопараметров производятся на специальной метеовышке Скорость и направление ветрового потока замеряются анеморумбометрами, установленными на отметках 0,5; 2; 10; 23 и 45 м, а температура воздуха – электрическими термометрами сопротивления ПТС-500. Кроме того, определяется температурный градиент по показаниям датчиков, которые расположены на светофорных площадках дымовой трубы на отметках-45; 100; 200 и 260 м.

Контрольно-замерные станции (КЗС) с автоматическими газоанализаторами размещаются в специальных павильонах, которые установлены в зонах максимальных концентраций вредных газов, выбрасываемых трубами ТЭС, и вблизи жилых массивов. Чтобы уточнить концентрацию оксидов азота и сернистого газа в атмосфере (вблизи от оси факела, т. е. непосредственно под дымовым шлейфом), используют передвижную КЗС, обеспечивающую передачу информации на центральную станцию (ЦС). Далее по каналам АТС все данные от стационарных и передвижных КЗС поступают в центр сбора информации на ЦС, где имеется выходное устройство, включающее перфоратор, электрическую пишущую машинку и информационное табло, и предусматривается механизированная обработка информации с помощью ЭВМ (микропроцессора). Таким образом, автоматизированная система позволяет накопить и обработать очень ценный материал о загазованности воздушного бассейна в районах, расположенных вблизи интенсивных источников загрязнения атмосферы.

Внедрение АСКЗ-А обеспечивает непрерывный, более качественный контроль загрязнения атмосферы и существенно сокращает суммарные расходы на его осуществление по сравнению с обычным «ручным» методом, когда его производит штат наблюдателей и применяет обычные методы сбора и обработки информации. Однако такой автоматизированный контроль требует значительных затрат на приобретение и монтаж дорогостоящего оборудования.

Это положение привело к необходимости изыскания новых, более дешевых методов и средств для оперативного контроля загрязнения воздушного бассейна и, в частности, использования в этих целях лазеров. Диапазон длин волн, излучаемых лазерами, охватывает видимый спектр, инфракрасную и ультрафиолетовую области электромагнитных колебаний с длинами волн, мкм: 0,49... 0,51; 0,53; 0,63; 0,694; 1,06; 10,6.

Основой лазерной локации как дистанционного метода контроля загрязнения атмосферы является рассеяние электромагнитных волн на компонентах-загрязнителях воздуха. Импульс излучения лазера направляется в воздушное пространство по заранее выбранной трассе и пересекает исследуемую часть атмосферы; рассеянная часть излучения регистрируется чувствительным приемником и по специальному составу принятого излучения и его интенсивности определяется вид загрязнения, оценивается его концентрация, а по запаздыванию сигнала – расстояние – загрязняющего слоя от земной поверхности. Зондирование атмосферы может осуществляться на базе серийного лазерного оборудования. Работы целесообразно выполнять в ночное время, но данные информационного характера могут быть получены и днем. Электропотребление измерительного комплекса составляет несколько киловатт; обслуживается он тремя операторами и может быть выполнен в полевом исполнении. Лазернолокационные измерения атмосферы могут проводиться по высоте от 20...100 м до 40.,.50 км, а радиус лазерной локации составляет несколько километров (по горизонтали 3...10 км из одной точки). Обычно замеряемая концентрация аэрозолей находится в пределах от 0,001 до 10 мг/м3; по степени загрязнения здесь выделяют 6 классов, (мг/м3): меньше 0,15; 0,15...0,5; 0,3...0,45; 0,45...0,75; 0,75..., больше 1.

Место установки лазерного локатора должно быть выбрано с учетом равномерного перекрытия площади всего города, на максимально возможно высоких крышах зданий, обеспеченных выводом электросиловой сети напряжением 380/220 В. Такой дистанционный метод контроля атмосферы с помощью лазерной локации дает возможность осуществить картографирование загрязнений воздушного бассейна города на различных высотах, изучить динамику возникновения и распространения их в отдельных регионах, установить опасные очаги загрязнений и оперативно их ликвидировать. Полученные при этом карты загрязнений и качества атмосферы являются основой для разработки комплекса мероприятий по оздоровлению воздушного бассейна; базой для проектных предложений по организации санитарно-защитных зон промышленных предприятий, выносу наиболее интенсивных источников выбросов за пределы города; рациональному размещению зон отдыха и зеленых насаждений; совершенствованию технологии производства и схемы транспортных магистралей и т. п. Лазерная локация позволяет: систематически контролировать эффективность разработанных на ее основе и осуществленных в городе природоохранных мероприятий по защите атмосферы от загрязнения; повышать уровень охраны окружающей природной среды; существенно снижать затраты времени и средств.

Новые, еще более широкие перспективы для решения указанных выше задач по контролю качества воздушного бассейна города открывает использование в этих целях химических лазеров, позволяющих осуществить полное преобразование химической энергии и энергию лазерного излучения.

3.1 Автоматические приборы непрерывного действия для анализа загрязнений воздуха

загрязнение воздух автоматический сигнализатор

Постоянно возрастающая угроза для окружающей среды в результате внезапного загрязнения атмосферного воздуха в концентрациях, которые могут причинить значительный вред здоровью людей и ущерб материальным ценностям, обусловила необходимость обеспечения непрерывного контроля за состоянием воздушной среды во многих районах. Соответствующие контрольные посты призваны осуществлять анализ воздуха с быстрой выдачей результатов, чтобы обеспечить возможность принятия соответствующих срочных мер. В настоящее время, вместо того чтобы непрерывно выполнять вручную анализы на этих постах, используют автоматические приборы, постоянно измеряющие концентрации вредных веществ, регистрирующие результаты измерении и включающие тревожную сигнализацию в случае опасного превышения этих концентраций. Многие из таких приборов представляют собой усовершенствованные модели разработанных ранее аппаратов для непосредственного анализа отходящих промышленных газов при повышенных концентрациях вредных веществ.

Аналогичные проблемы быстрого обнаружения вредных веществ возникли в период обеих мировых войн как следствие возможного применения отравляющих газов. Для решения этих задач были разработаны соответствующие методы анализа. Многочисленные фирмы создали и выпустили в продажу пригодные для практического применения приборы, принцип действия которых был основан на использовании самых различных методов.

К показывающим аналитическим приборам постоянно предъявляются все новые требования в отношении, как их избирательности, так и обнаружения новых видов вредных веществ, в результате чего эта область науки и техники находится в стадии активного развития. Как в ФРГ, так и в других странах непрерывно появляются новые типы приборов со специфическими эксплуатационными характеристиками.

Автоматические аналитические приборы отличаются следующими достоинствами:

1) быстрое измерение и регистрация концентрации определяемого вредного вещества, сочетаемые в необходимых случаях с подачей предупредительных сигналов непосредственно на месте измерения или также в удаленных от него пунктах;

2) экономия рабочей силы и объективная оценка результатов измерений, хотя проверка приборов и их постоянное техническое обслуживание и контроль требуют определенных затрат рабочего времени;

3) возможность установки в труднодоступных местах, а также в передвижных лабораториях;

4) отсутствие каких-либо трудностей, связанных с взятием проб и их доставкой с места отбора до лаборатории.

К автоматическим измерительным приборам, применяемым для анализа состава воздуха, должны предъявляться следующие требования:

1) необходимая чувствительность в зависимости от вредности определяемого вещества; прибор должен обнаруживать присутствие вещества в концентрациях, составляющих примерно 10% предельно допустимого значения или предполагаемого порога вредности; желательно, чтобы прибор мог переключаться, по-возможности автоматически, на более высокие концентрации;

2) воспроизводимость и точность показаний прибора, как правило, считаются удовлетворительными, если стандартное отклонение этих характеристик не превышает ±5–10%; фирмы изготовители приборов обычно гарантируют высокую воспроизводимость результатов (в большинстве случаев порядка 1–2% от выбранного интервала измерения), однако в связи с возможностью возникновения систематической погрешности этот показатель не должен соответствовать точности;

3) широкая избирательность и  специфичность, иначе говоря, незначительная  побочная чувствительность к  определенным загрязняющим воздух  веществам;