Устройство контроля распространения акустического шума на селитебной территории

Изобретение относится к контрольно-измерительным средствам мониторинга акустошумового загрязнения селитебных территорий. Устройство контроля распространения акустического шума на селитебной территории включает в себя ультразвуковой термоанемометр, состоящий из нескольких пар ориентированных навстречу друг другу ультразвуковых излучателей/приемников, и соединенное с ним каналом связи устройство обработки информации, при этом в него дополнительно введены акустический датчик, вычислительное устройство и устройство отображения, причем выход акустического датчика соединен каналом связи с устройством обработки информации, которое, в свою очередь, соединено каналом связи с вычислительным устройством, а вычислительное устройство соединено с устройством отображения. Технический результат – повышение качества прогноза распространения акустошумового загрязнения вглубь селитебных территорий. 1 ил.

 

Заявленное техническое решение относится к областям метеорологии и экологии и может быть использовано для контроля акустошумового загрязнения урбанизированных (селитебных) территорий.

Из предшествующего уровня техники известны различные устройства контроля акустического шума, в частности измеритель шума и вибрации (шумомер) ВШВ-003, состоящий из измерительного микрофона, усилителя, набора корректирующих фильтров, детектора, интегратора и стрелочного индикатора [Измеритель уровня шума и вибрации ВШВ-003. - Режим доступа: http://www.pribortehsnab.ru/catalog/sound-level-meter/vshv-003m2.html].

Прибор является достаточно точным измерительным средством, однако имеет ряд недостатков, среди которых следует отметить отсутствие возможности коррекции получаемой информации с учетом локальных метеорологических условий.

Известно устройство контроля акустошумовых сигналов, включающее последовательно соединенные микрофон, усилитель, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор и устройство обработки и представления информации [Патент ПМ №137977, МПК G01H 9/00. Устройство контроля акустошумовых сигналов / Булкин В.В., Кириллов И.Н. Опубл. 27.02.2014].

Устройство обеспечивает контроль акустического шума, но не обеспечивает возможности коррекции получаемой информации с учетом локальных метеорологических условий

Известно устройство для измерения скорости ветра и температуры воздуха, являющееся наиболее близким аналогом, включающее ультразвуковой термоанемометр, имеющий в своем составе измерительный тракт, состоящий из нескольких пар ориентированных навстречу друг другу ультразвуковых излучателей и приемников и соединенного с ними устройства измерения временных интервалов, подключенный к вычислительному устройству, вычисляющему скорость ветра и температуру воздуха [Региональный мониторинг атмосферы: коллективная монография / Под ред. М.В. Кабанова. Ч. 2. - Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы, 2001. - С. 208-212].

Указанное устройство регистрирует два метеопараметра - скорость ветра и температуру воздуха, однако не обеспечивают контроль уровня акустошумового загрязнения.

Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в расширении возможностей контроля акустошумового загрязнения урбанизированных территорий и, как следствие, повышении качества прогноза распространения этого загрязнения на селитебные зоны, такие как жилые районы, детские или медицинские учреждения и т.д.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство контроля распространения акустического шума на селитебной территории, включающее ультразвуковой термоанемометр, состоящий из нескольких пар ориентированных навстречу друг другу ультразвуковых излучателей/приемников, и соединенное с ним каналом связи устройство обработки информации, дополнительно введены акустический датчик, вычислительное устройство и устройство отображения, причем выход акустического датчика соединен каналом связи с устройством обработки информации, которое, в свою очередь, соединено каналом связи с вычислительным устройством, а вычислительное устройство соединено с устройством отображения.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности прогнозирования характера распространения акустического шума вглубь селитебной территории при изменении метеорологических условий в зоне анализа.

Указанный технический эффект достигается за счет того, что устройство строится с использованием каналов контроля акустического шума и ветра. Ультразвуковой термоанемометр благодаря наличию пар ориентированных навстречу друг другу ультразвуковых элементов (излучателей/приемников), имеющих возможность в зависимости от работы алгоритма измерения выступать и в роли излучателя, и в роли приемника, обеспечивает измерение времени прохождения сигнала как в прямом, так и в обратном направлениях и на основании сопоставления полученных данных осуществляет вычисление вектора скорости ветра и температуры воздуха. Истинное значение температуры воздуха используется для коррекции значения скорости звука в конкретной зоне контроля. Акустический датчик обеспечивает получение информации о характере акустических шумов в зоне контроля. Данные о характере акустического шума (например, данные о доминирующих частотах или интенсивности сигнала) в сочетании с вычисленными значениями вектора скорости ветра и коэффициента затухания обеспечивают получение прогноза характера распространения акустического шума вглубь селитебной (урбанизированной) территории.

Схема системы представлена на фиг. 1.

Система состоит из ультразвукового термоанемометра (УТА) 1 и акустического датчика (АД) 2, соединенных каналами связи с устройством обработки информации (УОИ) 3, причем УОИ 3 в свою очередь соединено каналом связи с вычислительным устройством (ВУ) 4, а оно, в свою очередь, с устройством отображения (УО) 5.

Система работает следующим образом.

Ультразвуковой сигнал излучается одним из элементов пары излучателей/приемников (рассмотрим на примере любой из пар) УА 1, фиксируется с некоторой задержкой вторым элементом пары, после чего сигнал излучается вторым элементом и принимается первым, который к этому времени переведен в режим приемника, и в соответствии с выполняемыми функциями фиксирует этот сигнал. Время фиксации (прохождения) сигнала t1 и t2. При отсутствии ветра время зависит от расстояния между элементами пары (длины измерительной базы) L и скорости звука в воздухе с:

где V - скорость ветра.

Разность времени прохождения в прямом и обратном направлениях, определяемая УОИ 3, имеет вид

Аналогично проходит измерение по остальным парам элементов.

На основании полученных значений времени прохождения сигнала определяется значение температуры воздуха

где Т - температура воздуха, К.

Поскольку величина скорости распространения акустического сигнала с зависит от температуры воздуха, осуществляется вычисление величины с, соответствующей моменту измерения:

После уточнения величины с, по соотношению, полученному из (2), УОИ 3 осуществляет вычисление значений составляющих скоростей ветра, определяемых выбранной парой элементов УА 1:

где i - номер канала.

Полученные значения передаются в ВУ 4.

Одновременно посредством АД 2 осуществляется контроль акустического шума в зоне установки системы. Регистрируемые сигналы с АД 2 передаются в УОИ 3, где производится их анализ (например, определяются границы диапазона основных шумов, выявляются наибольшие уровни, определяются характеристики шума в границах октавных и долеоктавных диапазонов и т.д.). По соотношению

где f - частота звука, Гц, определяется коэффициент затухания в атмосфере α для доминирующих частот.

Полученные значения передаются в ВУ 4.

Затем в ВУ 4 по соотношению

где d - расстояние от источника шума, км, определяется величина затухания из-за звукопоглощения в атмосфере на расстоянии d от источника шума.

Затем с учетом значений составляющих скоростей ветра по (5), ВУ 4 определяет показатели вектора скорости ветра. С учетом полученных значений вектора скорости ветра и величины затухания устанавливается вероятное направление доминирующего направления распространения акустического шума вглубь селитебной территории.

УО 5 обеспечивает графическое представление результатов расчетов.

Применение данного устройства позволит повысить качество прогноза распространения акустошумового загрязнения вглубь селитебных территорий, что обеспечит выработку мер защиты жилых зон, зон расположения лечебных и дошкольных учреждений, школ и т.д.

Устройство контроля распространения акустического шума на селитебной территории, включающее ультразвуковой термоанемометр, состоящий из нескольких пар ориентированных навстречу друг другу ультразвуковых излучателей/приемников, и соединенное с ним каналом связи устройство обработки информации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены акустический датчик, вычислительное устройство и устройство отображения, причем выход акустического датчика соединен каналом связи с устройством обработки информации, которое, в свою очередь, соединено каналом связи с вычислительным устройством, а вычислительное устройство соединено с устройством отображения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидрометеорологического моделирования и может быть использовано для создания картосхем распределения твердых атмосферных осадков.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для измерения концентрации парниковых газов в атмосфере. Сущность: система содержит тракт дистанционных измерений и тракт экспресс-анализа газовых компонент в предельном слое атмосферы.

Акселерометром регистрируют сигнал временного ряда колебаний шины, разбивают его на интервалы при помощи средства разбиения, затем сигналы временного ряда колебаний шины выделяют для соответствующих интервалов, после чего вычисляют характеристические векторы соответствующих временных интервалов.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для получения информации о таянии ледника и температуре в его толще. Устройство содержит термокосу из датчиков температуры, расположенных на известном равном друг от друга расстоянии, и которые последовательно соединены между собой гибким кабелем.

Изобретение относится к области частично инфинитной гидрологии и может быть использовано для определения изменения суммарных влагозапасов в почвогрунтах речных бассейнов.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано для дистанционных методов зондирования атмосферы, в частности измерения скорости, направления и турбулентности ветра в вертикально- горизонтальном срезе атмосферы.

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для оперативного гидрометеорологического ледового обеспечения. Сущность: измеряют значения параметров атмосферы и гидросферы, выполняют их обработку, анализ и прогноз состояния.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для определения усредненных значений скорости и направления ветра. Технический результат - повышение точности.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для построения сети постов экологического мониторинга загрязнения приземного слоя атмосферы города.
Изобретение относится к области морской гидрометеорологии и может быть использовано для определения дрейфа морских льдов. Сущность: следят за перемещением морских льдов, отображая на мониторе пути их перемещения.

Изобретение относится к дистанционным методам атмосферных исследований. Сущность: проводят синхронную съемку подстилающей поверхности, применяя следующие устройства, установленные на космическом носителе: видеокамеру ультрафиолетового диапазона, спектрозональную камеру видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, гиперспектрометр с рабочим диапазоном 190-790 нм. При этом гиперспектрометр устанавливают на космическом носителе таким образом, чтобы его входная щель располагалась соосно центральному участку кадров видеоизображений. Привязывают кадры к географическим координатам, полученным с помощью системы “ГЛОНАСС”. Рассчитывают средневзвешенное смещение спектра, энергию затухания и количество поглощенных квантов солнечного потока относительно эталонного по Планку солнечного потока. Вычисляют эмиссию газовых компонент в объеме луча зондирования спектрометра. Строят калибровочную характеристику тракта зондирования. Формируют синтезированную матрицу изображения путем попиксельного сложения яркости пикселей видеокамер. Выделяют методом программного расчета градиента контуры загрязнений на поле синтезированной матрицы. Вычисляют площади контуров загрязнений и средней яркости их пикселей. С использованием полученных данных определяют объем эмиссий газовых компонент в атмосфере по всей исследуемой площади. Технический результат: количественное определение эмиссии газовых компонент в атмосфере. 5 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения прозрачности атмосферы по фотометрии звезд. Способ включает в себя определение величины относительной мощности излучения двух звезд. При измерениях используют прибор с зарядовой связью. Величину относительной мощности излучения определяют рассчитывая яркость в уровнях серого полученного изображения путем суммирования яркости каждого ее отдельного пикселя за вычетом фонового сигнала неба. Одновременно с этим измеряют углы между горизонтом и звездами А и В, по которым вычисляют атмосферную массу к каждой из двух звезд. Коэффициент прозрачности атмосферы определяют по выражению: где Ia, IB - известные заатмосферные мощности звезд А и В;Sa, SB - рассчитанные в эксперименте относительные мощности излучения звезд;Ма, МВ – атмосферные массы к звездам А и В.Технический результат заключается в упрощении способа, сокращении времени измерений и обеспечении возможности проведения измерений в любое время суток. 2 ил.

Способ дистанционного оптического зондирования неоднородной атмосферы содержит этап посылки в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по трассам, пересекающимся в заданной точке, и по дополнительным трассам, пересекающим эти трассы с образованием областей зондирования, ограниченных отрезками между точками их пересечения, приема сигналов, рассеянных в обратном направлении. На основании сигналов определяют характеристики неоднородной атмосферы по их мощностям. Также уменьшают область зондирования путем осуществления посылки световых импульсов по дополнительным трассам, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона на заданную точку. Также осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным третьим трассам, проходящим через точки пересечения трасс, в которых определяют характеристики атмосферы. Технический результат заключается в повышении точности определений за счет корректного установления связи коэффициента обратного рассеяния и коэффициента ослабления. 1 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для оценки водозапаса облаков над океаном. Сущность: получают значения радиояркостных температур по четырем радиометрическим каналам, имеющим частоты 18,7 ГГц горизонтальной поляризации, 23,8 ГГц вертикальной поляризации, 36,5 ГГц горизонтальной поляризации и 36,5 ГГц вертикальной поляризации. Вычисляют значения водозапаса облаков с использованием зависимости, учитывающей значения радиояркостной температуры и коэффициентов настроенной Нейронной Сети. При этом численные значения упомянутых коэффициентов получают математическим моделированием уходящего излучения системы Океан - Атмосфера и проведением численного эксперимента с использованием Нейронных Сетей в качестве оператора решения обратной задачи. Причем при моделировании излучения используют модель зависимости излучения океана от скорости ветра. Технический результат: повышение точности оценки, расширение диапазона условий применения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Техническим результатом является возможность пеленга нескольких типов источников сигналов, уменьшение погрешности при использовании устройства на ближних расстояниях и повышение помехоустойчивости устройства. Устройство для определения пеленга и дальности до источника сигналов содержит персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), а также первый и второй идентичные каналы, каждый из которых включает блок магнитных антенн и последовательно соединенные первый усилитель и первый фильтр. Устройство дополнительно содержит подключенные к ПЭВМ блок системы единого времени и блок связи с абонентами, последовательно соединенные блок приемников температуры, первый и второй блоки усилителей, первый и второй блоки фильтров, первый пороговый блок и первый блок схем И, первый таймер, первую схему И, блок счетчиков, последовательно соединенные приемник радиации, второй усилитель, первый пороговый элемент и блок схем ИЛИ, а также первый тактовый генератор, первый блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП), и первый и второй имитаторы сигналов. В каждом канале содержатся последовательно соединенные блок датчиков света, третий блок усилителей, третий блок фильтров, четвертый блок усилителей, второй пороговый блок и второй блок схем ИЛИ, последовательно соединенные пятый блок усилителей, четвертый блок фильтров, шестой блок усилителей, третий пороговый блок и третий блок схем ИЛИ, последовательно соединенные первый блок цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и первый блок калибраторов, последовательно соединенные второй блок ЦАП и второй блок калибраторов, последовательно соединенные первый ЦАП, первый калибратор и сейсмометр, последовательно соединенные третий усилитель, второй фильтр, второй пороговый элемент и вторая схема И, последовательно соединенные второй таймер, третья схема И и первый счетчик, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные микробарометр, четвертый усилитель, третий фильтр, пятый усилитель, четвертый фильтр, третий пороговый элемент и четвертая схема И, последовательно соединенные третий таймер, пятая схема И и второй счетчик, а также первый и второй АЦП, второй и третий блоки АЦП, четвертый и пятый таймеры, второй тактовый генератор. Блок магнитных антенн выполнен в виде трех взаимно перпендикулярных магнитных антенн, блок датчиков света выполнен в виде трех взаимно перпендикулярных оппозитных пар датчиков света, блок приемников температуры выполнен в виде 2n (n≥2) размещенных равномерно по окружности в горизонтальной плоскости теплоизолированных друг от друга приемников температуры. Пороговые блоки и второй и третий пороговые элементы выполнены с управлением по порогу, усилители и блоки усилителей выполнены с управлением по фазе, полосе пропускания и чувствительности, таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, и фильтры и блоки фильтров выполнены с управлением по полосе пропускания. 1 ил.

Изобретение относится к способам дистанционного зондирования атмосферы и может быть использовано для определения траектории распространения облаков токсичных газообразных веществ в атмосфере, например, в целях прогнозирования последствий аварий на химически опасных объектах. Сущность: проводят непрерывное круговое сканирование приземного слоя атмосферы над площадью контролируемого объекта по наклонным трассам не менее чем двумя Фурье-спектрорадиометрами. Используя результаты срабатывания спектрорадиометров, экспериментально устанавливают законы углового перемещения индицируемого облака относительно каждого из приборов и для каждого направления и момента времени, когда сработал один из приборов. Прогнозируют направление оси поля зрения для остальных приборов, в котором они предположительно могли бы индицировать облако в тот же момент времени. Определяют координаты точек пересечения проекций осей полей зрения приборов, спроецированных на топографическую карту. Находят уравнения, описывающие изменение с течением времени координат облака, которые дают возможность прогнозировать направление и динамику его распространения. Последовательность найденных координат во времени аппроксимируют линией, являющейся искомой траекторией распространения индицируемого облака токсичного газообразного вещества. Технический результат: обеспечение возможности определения траектории и прогнозирования направления распространения облаков токсичных газообразных веществ.

Изобретение относится к области палеоклиматологии и может быть использовано для восстановления рядов метеорологических характеристик. Сущность: выполняют предварительное датирование путем подсчета годовых сигналов в изотопном составе. Выделяют теплый и холодный сезоны в годовом цикле. Корректируют результаты предварительной датировки. Рассчитывают средние сезонные значения изотопного состава и скорость снегонакопления для каждого выделенного слоя с учетом плотности. Вводят поправки на адвекцию льда и на утончение годовых слоев. Дополнительно рассчитывают среднесезонные значения количества осадков в регионе и среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения. Сопоставляют среднесезонную скорость снегонакопления в точке бурения и среднесезонное количество осадков в регионе. Выявляют тип изменения количества осадков, к которому относится точка бурения. Рассчитывают уравнение регрессии между среднесезонным количеством осадков в регионе и среднесезонной скоростью снегонакопления. Рассчитывают по уравнению регрессии количество осадков в точке бурения. Сопоставляют среднесезонные значения изотопного состава ледяного керна и среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения. Рассчитывают уравнение регрессии между среднесезонным изотопным составом и среднесезонной температурой воздуха. Рассчитывают по уравнению регрессии среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения. Технический результат: восстановление рядов метеорологических характеристик.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для мониторинга атмосферного воздуха санитарно-защитных зон промышленных объектов. Сущность: система включает в себя стационарный экологический павильон (1), систему (3) пробоподготовки воздуха, автоматический измерительный комплекс (4), беспроводную систему (6) передачи накопленных результатов измерений, вспомогательное климатическое оборудование (7). Система дополнительно оснащена радиально проложенными по всем направлениям и на всю глубину утвержденной санитарно-защитной зоны всасывающими линиями (8), на которых через заданные промежутки установлены точки (9) отбора проб, оснащенные герметичными дистанционно управляемыми крышками. При этом подачу отобранной пробы воздуха из определенной всасывающей линии (8) через систему (3) пробоподготовки в автоматический измерительный комплекс (4) обеспечивает многоканальный компрессорный блок (2) в соответствии с заданной программой либо в ручном режиме. Технический результат: возможность выявления нормативно-несанкционированных уровней загрязнения атмосферного воздуха по всей территории санитарно-защитной зоны предприятия. 1 ил.

Изобретение относится к области экологического картографирования и может быть использовано для решения различных природоохранных задач. Сущность: определяют перечень учитываемых объектов: важных компонентов биоты (ВКБ) - экологических групп/подгрупп/видов биоты, особо значимых объектов (ОЗО) и природоохранных территорий (ПОТ). Определяют границы сезонов для исходных данных. Собирают данные о распределении биоты из известных опубликованных и/или неопубликованных баз данных, материалов экологического мониторинга, публикаций по результатам различных исследований, а также путем отбора проб групп/подгрупп/видов биоты в процессе морских и прибрежных экспедиционных работ в разные сезоны или месяцы. Собирают экспертные оценки специалистов о распределении биоты для участков слабо обеспеченных или не обеспеченных данными. Определяют численность на единицу площади и/или плотности биомассы групп/подгрупп/видов биоты, границы мест обитания важных биотических компонентов экосистемы моря от макрофитов до птиц и морских млекопитающих без учета фито- и зоопланктона. Собирают картографическую информацию о картографируемом районе из существующих топографических и навигационных карт, лоций, аэрофотоснимков, спутниковых снимков, имеющейся ГИС-информации. Вводят собранную информацию в электронную картографическую базу данных (БД). Строят сезонные карты биоты с учетом сезонных особенностей распределения отобранных экологических групп/подгрупп/видов биоты и их уязвимости от нефти. Нормируют полученные сезонные карты распределения биоты путем деления значений сезонного распределения компонентов (групп/подгрупп/видов) биоты на обилие соответствующей экологической группы в среднем за год в картографируемом районе. Рассчитывают коэффициенты уязвимости для учитываемых групп/подгрупп/видов биоты на основе чувствительности компонентов к действию нефти, их восстанавливаемости после воздействия и потенциального воздействия на них нефти. Строят карты уязвимости биоты путем “сложения” нормированных карт распределения ВКБ с учетом их коэффициентов уязвимости. Нормируют полученные карты уязвимости биоты. Строят карты расположения ОЗО и ПОТ для заданного картографируемого района. Присваивают на основе экспертных оценок значения приоритетной защиты для ОЗО и ПОТ. Строят по отдельности карты уязвимости ОЗО и ПОТ путем “сложения” исходных карт расположения ОЗО и ПОТ с учетом их значений уязвимости. Нормируют полученные карты уязвимости ОЗО и ПОТ. Определяют границы сезонов, для которых будут рассчитываться интегральные карты уязвимости, с учетом особенностей сезонного распределения ВКБ, ОЗО и ПОТ. Строят карты интегральной уязвимости. На последнем этапе построения карт интегральной уязвимости диапазон полученных значений интегральной уязвимости делят на 3-5 поддиапазонов, которые на картах окрашивают в разные цвета. Вводят полученную в ходе построения карт интегральной уязвимости информацию в картографическую БД. При этом коэффициенты уязвимости учитываемых групп/подгрупп/видов биоты рассчитывают по значениям чувствительности биоты, ее восстанавливаемости и потенциального воздействия на нее нефти, которые оценивают по метрической шкале. Значения чувствительности для пелагической биоты рассчитывают с учетом следующих параметров: летальная концентрация нефти или летальная нагрузка нефти, вызывающие гибель 50% биомассы или численности биоты в воде для учитываемых групп/подгрупп/видов биоты, обитающей в толще воды; предельно допустимая концентрация нефти в воде, не оказывающая воздействия на биоту. Значения чувствительности для биоты, контактирующей в основном только или большую часть времени с поверхностью воды, а не с ее толщей, рассчитывают с учетом следующих параметров: летальная толщина пленки нефти, вызывающая 50%-ную гибель биоты для учитываемых групп/подгрупп/видов биоты, обитающей большей частью на поверхности воды, а не в ее толще; предельное значение толщины пленки нефти, не оказывающее воздействия на биоту. Технический результат: повышение точности оценки уязвимости прибрежно-морских зон от нефти и нефтепродуктов.
Наверх