Мобильная система мониторинга загрязнений атмосферы города.

Как известно, каждый владелец автоматизированной системы эко-мониторинга стремится пополнить свою систему хотя бы одним передвижным постом измерения загрязнения атмосферы. Хоть это и очень дорогое удовольствие, но в нём, конечно, есть смысл, ведь такой пост позволяет:

1. Контролировать загрязнение атмосферы «под факелом», который в данный момент ложится между стационарными постами и поэтому не контролируется ими.

2. Быстро доставлять измерительную аппаратуру в любую точку местности и не зависеть от инфраструктуры, необходимой для стационарного поста (помещение, охрана, электроснабжение и т.д.).

Проблема, однако, заключается в том, что в случае пролегания факела между постами, необходимость выезда на место определяется, как правило, жалобой населения (т.е. когда концентрация вредного вещества превысит не только ПДК, но и порог чувствительности человека), ситуация загрязнения к этому моменту может полностью развиться и даже нормализоваться к приезду мобильного поста. Либо данная местность контролируется лишь с некоторой периодичностью (выезд совершается, как правило, 1-2 раза в сутки) и в остальное время состояние атмосферы неизвестно. Кроме того, если стоит задача контроля выбросов промышленных предприятий, передвижной автомобильный пост не может выполнять измерения стандартных загрязнителей (CO, NO_x, SO₂ и др.) на ходу, т.к. эти газы выбрасываются проезжающим мимо автотранспортом и самим мобильным постом.

Чтобы обойти эти недостатки, была разработана (и запатентована в РФ) система эко-мониторинга с мобильными постами, установленными… в городском электро-транспорте! Действительно, в этом случае очевидны следующие плюсы:

- сети электротранспорта покрывают все районы городской застройки, часто охватывая со всех сторон промышленные предприятия;

- как правило, период движения транспорта очень небольшой, маршруты могут взаимно частично перекрываться, поэтому замеры в каждой точке марщрута будут выполняться буквально каждые несколько минут, с раннего утра до позднего вечера;

- маршруты движения электротранспорта (особенно трамвая) пролегают несколько в стороне от общего транспортного потока, сам электротранспорт не производит никаких выбросов, так что влияние фоновых концентраций будет минимальным.

Цель данной идеи можно сформулировать так: формирование в сети Интернет постоянно обновляемой онлайн-карты распределения загрязнений в атмосфере города. Рассмотрим, как эту идею можно реализовать на практике.

На рисунке мы видим, как розовое облако рассеивания вредных веществ от источника загрязнения И – незамеченным ложится между стационарными постами эко-мониторинга М1 и М2. Не беда! – ведь это облако покрывает некоторый участок трамвайного маршрута, по которому каждые несколько минут проходит один из трамваев, оснащённых специальным оборудованием:

- газоанализатор (той или иной степени сложности, в зависимости от необходимых задач и финансовых возможностей – от простых полупроводниковых микро-сенсоров до сложных оптических приборов);

- простейший инфракрасный приёмопередатчик (ИК, как в телевизорах/кондиционерах и пультах дистанционного управления), такой же приёмопередатчик устанавливается на конечных «диспетчерских» пунктах Д1 и Д2 маршрута;

- контроллер, к которому подключается выходной сигнал с газоанализатора, ИК-приемопередатчик, а также датчик скорости движения (спидометр) и концевые выключатели дверей трамвая. Каждый контроллер «прошит» под конкретный маршрут движения, с учётом количества остановок на нём.

Система работает следующим образом. Находясь на конечной остановке Д1, контроллер получает ИК-сигнал, обнуляющий счётчик остановок, и передаёт по ИК-каналу накопленные данные в компьютер Д1 и далее на Интернет-сервер. Далее трамвай начинает движение, и контроллер периодически по прошедшему времени и данным спидометра вычисляет расстояние от Д1, считывает от газоанализатора уровень загрязнения, и формирует в своей памяти базу данных «номер последней остановки/расстояние от неё/время измерения/концентрация загрязнения». По прибытии на остановки Т1 или Т2, двери трамвая открываются, срабатывают концевые выключатели дверей, счётчик остановок увеличивается на единицу. При этом устраняется погрешность вычисления точки на маршруте, связанная с неточностью вычисления расстояния по спидометру. По прибытии на конечный пункт Д2, цикл повторяется: обнуляется счётчик остановок, накопленная база данных передаётся на сервер, где специальное программное обеспечение (ПО) распределяет концентрации по карте маршрута движения, как это видно на рисунке.

В таком виде идея была запатентована в 2000 г. Сегодня, конечно, реализация может быть значительно проще, ведь GPS-датчики теперь широко распространены и относительно дешевы, поэтому можно всегда получить точные координаты места измерения, без подсчёта остановок, без привязки аппаратуры к конкретным маршрутам, и даже вообще без использования специальных контроллеров и написания ПО для них. Во многих городах электротранспорт уже имеет GPS-трекеры, к которым можно подключить (при наличии такой опции) аналоговый выход бортового газоанализатора. Если же электротранспорт пока не имеет такого GPS-оснащения, то простейшие новые GPS-трекеры с аналоговым входом обойдутся в 2-3 тыс. руб./шт., а бесплатное серверное ПО представлено во множестве вариантов. Примеры можно увидеть по следующим ссылкам:

1. https://ru.made-in-china.com/co_gztopshine/product_Mini-Cheapest-GPS-Tracker-with-Powerful-Functions_eugghinig.html

2. https://www.gpshome.ru/help_set_arbitrary_sensor

Автор: Игорь Фунтов,      https://vk.com/funtov

                               https://vk.com/press_mchs

                               [email protected]

тел. +380713381408