Информационно-измерительная система для контроля загрязнения окружающей среды

 

(ti) 963054

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Союз Советсиин

Социалистические

Рес убпии (61) Дополнительное к авт. санд-ву (51 ) M. Кл.

G 08 С 19/28

С 08 С ?5/00 (22)Заявлено 09. Т2.80 (22) 3213289/18-21т с присоединением заявки ¹

@вудврственныЯ квинтет

СССР ао дв«ви «евбретеннй.н открыт«Я (23) Приоритет(53) УДК621 ° 398 (088.8) ОпУблнковано 30.09.82. Бюллетень №36

Дата опубликования описания 30.09.82 (72) Автор. изобретения

Ю. В. Федоров

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамен авиационный институт им. акад. С. П. Королев (71) Заявитель (g4) ИНФОРМАЦИОННО"ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к телеизиерению и предназначено для контроля загрязнения окружающей среды в пределах промышленного центра или города.

Известны информационно-измерительные систе лы наблюдения и контроля качества воздуха и води, содержащие сеть рассредоточенных о площади автоматизированных ко рольно-эамер1о ных станций, укоиплек ванных метеодатчиками и гаэоанализ торами вредных ингредиентов, инфориац я с которых. передается на централь ый информационно-вычислительный центр по каналам связи (1). !

Недостаток информационно"измерительных систем состоит в большом обьеие передаваемой на центральный пункт информации, так как для реше" zo ния задач прогнозирования и выработки рекомендаций по снижению ущерба от загрязнения в центр должна передаваться подробная информация о иете-. опараметрах и загрязняющих ингредиен- ! тах во всех первичных пунктах за короткое время. Это требует использования выделенных каналов связи и существенно удорожает систему.

Наиболее близким -к предлагаемому по технической сущности является ин" фориационно"измерительная система контроля загрязнения окружающей среды, содержащая на передающей стороне блок управления,.узел вызова, блок кодирования адреса и времени, эле" мент НЛИ, блок регистрации и связи и в каждом информационном канале ре" гистр и последовательно соединенные датчик, аналого-цифровой преобразователь и цифровой фильтр, выходы ре" гистра подсоединены ко входаи элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока регистрации и связи, управляющие входы регистров подсоединены к соответствующим управляющим выходам блока управления, адресный выход блока управления под9630Я ключен ко входу блока кодированиЬ адреса и времени, выход которого соединен со вторым входом блока регистрации и связи, вход узла вызова подключен к первому выходу блока регистрации и связи, а выход - к управ- ляющему входу блока управления, второй выход и третий вход блока регистрации и связи через канал связи соединены соотве> ственно с первым входом 1в и первым выходом блока связи на приемной стороне, содержащей вычислительное устройство, состоящее из блока обработки ;,анных и блока прогнозирования, выходной блок и блок управле- 1 нИя, первый выход которого соединен с управляющии входои блока обработки данных, а второй выход — с первым входом блока связи, второй выход .которого подключен к информационному входу блока обработки данных, выход которого соединен с входом блока прогнозирования и первым входом выходного блока, выход блока прогнозирования соединен с вторым входом блока связи с внешними устройствами, выход которого соединен со входом блока управления 1 2).

Недостаток системы заключается в невысокой информативности.

Цель изобретения - повышение инфориативности системы., Поставленная цель достигается теи, что в информационно-измерительную систему для контроля загрязнения окру-

>нающей среды, содержащую на передающей стороне программно-временной блок адресный выход которого через блок кодирования соединен с первым входом блока регистрации, первый выход кото40 рого соединен через формирователь команд считывания с управляющии входом программно-временного блока, элемент

ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, третий и второй выход которого подключены к каналу связи и в ка>хдои информационном канале последовательно соединенные датчик параметров окружающей среды, аналого-цифровой преобразователь ! и цифровой Фильтр и регистр сдвига, управляющие выходь| программно-времен ного блока соединеньl с управляющими входами регистра сдвига всех информационных каналов, выходы которых сое" динены с соответствующими входами эле" >> мента ИЛИ, на приемной стороне содержащая линейный блок, первые выход и вход которого подключены Ъ каналу связи, второй выход линейного блока соединен с первым входом арифметического блока, выход которого соединен непосредственно с первым входом и через функциональный преобразователь с вторым входои выходного блока, выход которого соединен с входои логического переключателя, первый и ,второй выходы логического переключателя соединены с вторыии входами соответственно арифметического и линейного блоков, введены на передающей

,стороне в каждом информационном канале блок вычитания, блок сравнения, ключ, элемент задержки, выход цифрового фильтра соединен через элемент задержки с информационным входом ключа и с первыи входои блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной допустимой величины погрешности прогноза выход блока сравнения соединен с управляющим входом ключа, выход ключа соединен с инфориационным входом регистра сдвига, информационные выходы програимно -временного блока соединены с вторыми входами блока вычитания информационных каналов, третий выход блока регистрации соединен с инфориационным входои программновременного блока, на приемной стороне введен блок памяти, вход которого подключен к выходу функционального преобразователя, выходы — к третьему входу линейного блока и третьим входам арифметического блока.

На чертеже представлена структурная схема системы.

Информационно-изиерительная система для контроля загрязнения окружающей среды на передающей стороне в каждом информационном канале

1, — l датчик 2„ - 2>„> параметров окружающей среды, цифровой фильтр 3„3„, элемент 4 - 4пзадержки ключ 5, регистр б - 6„, блок 7„- 7„вычитания, блок 8>- 3>,> сравнения и аналого-цифровой преобразователь 1 -, а также элемент 10 блок 11 кодирования, формирователь 12 команд считывания, блок 13 регистрации, вину 14 допустимой величины погрешности прогноза и программно-временной блок 15, канал 16 связи. На приемной стороне содержит линейный блок 17, арифметический блок 13, функциональный преобразователь 19, выходной блок 20, 5 9630 буферный блок 21 памяти и логичвский переключатель 22.

Датчики 2 - 2и параметров окружающей среды выдают непрерывные электрические сигналы (ток, напряжение, сопротивление и т.д.), величины которых зависят от измеряемых параметров: гидро-(метео) элементов и элеслентов

-загрязнения., Аналого-цифровые преобразователи 10

91- 9д преобразуют выходные сигналы датчиков 2„ - 2И в число-импульсный код.Цифровые Фильтры 3 -. 3„ служат для фильтрации (изменения спектраль- л ного состава) сигналов с выхода преобразователя 9 - 9„. С выхода цифровых фильтров 3 отфильтрованные частотные сигналы поступают на вход блока 7, - 7, вычитания и через блоки 4с - го

4 задержки - на информационные вхои ды ключей 51 5и

Блоки 7 - 7и вычитания образуют разность между истинным значением изме- . ряемой величины и предсказанным, по- 25 ступающим с соответствующего информа- . ционного выхода программно-временного блока 15.

Блоки 8с- 8и сравнения предназначены для формирования управляющего 5В сигнала: если разностный сигнал не превышает допустимой величины Д по.грешности прогноза, поступаюцей по шине 14 - 14И то на выходе блоков

8с- 8я сравнения Фори уются сигналы запрета, поступающие на управляющий вход ключей 5<- 5„. ! (лючи Q - 5 пропускают информацию на регистры 6 - 6, если на управляющих входах отсутствуют сигналы запрета.

Программно-временной блок 15 служит для формирования сигналов разрешения на управляющих выходах при считывании информации с регистров 61би каждого канала 1А - 1 через элемент ИЛИ 10 на вход блока 13 регист-, рации, поступающих на вход блока ll кодирования, и сигналов прогнозирования, поступаюцих с информационных выходов на входы блоков 7„ - 7; Bb1 читания.

Блоки l lq - 11„кодирования предназначены для получения кода адреса

55 и сссответствующего ему кода текуще" го времени для того параметра, счить ;вания которого производится в дан- . ный момент.

54., 6 формирователь 13 предназначен для форслирования команды считывания информации при поступлении на его вход сигналов запроса, поступающих из блока 13 регистрации.

Блок 13 регистрации предназначен для формирования кода сообщений (по кодам элементов ИЛИ 10 и блока 11 кодирования) выдачи их в канал свлзи по сигналу запроса, передачи сигналов предсказания на инФормационный вход блока 15, а также для регистрации инфорслациисо измеренных значениях параметров на долговременной носитель (магнитная лента, перфо" ратор) .

Блок 13 регистрации совместно с линейным блоком 17 на приемной стороне обеспечивает прием и передачу сигналов при работе по каналу 16 связи между передающей и приемной сторонами системы.

Арифметический блок 18 предназначен для выполнения арифметических операций над числовыми кодами по заданным алгоритмам по сигналам управления.

Функциональный, преобразователь 19 по заложенной в нем модели загрязнения вырабатывает сигналы прогнозиро" вания загрязнения, и реализует ал" гор тм хы+с= xg + н(хн с х I, где 1„,.„— прогнозное значение параметра; х - текущее значение параметоа 0 - корреляционнал функцил; асс- математическое ожидание.

Выходной блок 20 предназначен для приема, преобразования и выдачи сиг" налов на внешние системы (потребители информации о состоянии окру" жающей среды, регистрирующие устрой" ства1"и,,наоборот, с внешних стистем через блок 20 связи на переключатель

22 (сигналы запроса потребителей, например, коды текуцего времени, сигналы состояний загрязнения в сосед" них, регионах.и т.п.).

Логический переключатель 22 пред" назначен для формирования сигналов запроса, поступающих на вход линей" ного блока 17 связи, и команд обработки информации, поступаюцих на yn" равляющий вход арифметического блока 18.

Информационно-измерительная система для контроля загрязнения окружаю" щей среды работает следующим образом.

963054 8, На передающей стороне с выходов датчиков - 2и каждого информационного канала 14 - 1 поступает информация о соответствующих параметрах окружающей среды. Сигнал датчика 2 З преобразуется аналого-цифровым преобразователем 9 в цифровой код; Фильт= руется цифровым фильтром 3 и через элемент 4 задержки поступает на ключ

5. Одновременно код измеренного в данный момент параметра поступает на блок 7 вычитания, на выходе которого образуется разностный сигнал между измеренным значением и предсказанным, поступающим с соответствующего выхода блока 15. Если разностный сигнал не превышает допустимого значения погрешности прогноза до, образованного на шине 14, то на выходе блока 8 сравнения формируется эа>0 прещающий уровень, которьiA закрывает ключ 5. Если же измеренное значение параметра существенно отличается от прогнозируемого (больше 4g) то на выходе блока 8 разрешающий уровень, 25 и код параметра через ключ 5 поступает на информационный вход регистра 6. Элемент 4 задержки обеспечивает уверенное без потерь прохождение информации через ключ 5, так как за- 30 держивает сигнал на время операций вычитания и сравнения.

Считывание информации с регистров

6 производится поочередно по сигналам с управляющих выходов. блока 15, а также по запросу с центрального пункта. По сигналу запроса, поступающему на формирователь 12 с выхода блока 13, в блоке 15 формируются импульсы опроса каналов и соответст- 40 вующие сигналы на адресном выходе.

На блок 13 поступают коды измеряемых параметров элемента ИЛИ 10 и коды соответствующего адреса и времени с блока 11 кодирования, из которых блоком 13 формируется код сообщения, поступающий на второй выход блока

13, а такие используемый для регистрации параметра на месте установ" ки пункта контроля окружающей среды. щ

Блок регистрации может быть также установлен и на центральном пунк.те °

Формируемый в блоке 13 код сооб" щения за очередной срок измерения

Я или по запросу с приемной стороны по прямому каналу 16 связи поступает на блок 17 приемной стороны, со второго выхода которого поступает в блок 18.

Блок 18 по заданному режиму осуществляет оперативную обработку поступающей информации: расчет средних значений flo данным нескольких пунктов, формирование картины загрязнения и т.д. Выходная информация используется для регистрации через блок 20, а также является исходной для выработки прогнозных сигналов блоком 19 прогнозирования.

Блок 19 прогнозирования формирует прогнозную картину загрязнения, т.е. прогнозируемые значения по каждому измеряемому параметру, которые поступают на блок 20 для выдачи потребителю (с целью принятия мер по

" предупреждению загрязнения ) и через блок 21 буферной памяти на третий вход блока 17, далее по каналу 16 свя. зи на третий вход блока 13 с третьего выхода которого на информацион" ный .вход блока 15, откуда сигналы прогнозирования поступают на соответствующие входы блоков 74 - 7 вычиИ таНИя:ИНФОрнацИОННЫХ КаНаЛОВ 1и- 1И.

Поскольку эти сигналы получены не только по результатам статистического наблюдения данного параметра, а с учетом картины загрязнения и метеообстановки региона в целом, то вероятность их соответствия истинным

I ) очень высока, поэтому в последующие моменты времени будет наблюдаться частое совпадение прогнозных и истинных значений (в пределах допустимой величины do). Ключ 5 закрыт и информация с большинства каналов на центральный пункт не передается. Для ее восполнения в блок 18 в таких случаях поступает предсказанная информация, запоминаемая буферным блоком 21 памяти.

Одновременно с сигналами прогнозирования на передающую сторону по обратному каналу связи могут nepei даваться сигналы принудительного опроса каналов: с блока 20 через переключатель 22 сигнал опроса поступает на второй вход блока 17, далее по каналу 16 связи через блок 13 и Формирователь 12 на управляющий вход блока 15. Таким образом, опрос регистров 64 - 6 может осуществляться как циклически (сборочный ), так и по запросу с приемной стороны, например, при поступлении сигналов тревоги от соседних систем контроля

963054

35.9 (через блок 20), при различных реакциях на рекомандации, вырабатываемые данной системой, и т.д. При этом загрузка обратного канала связи не увеличивается, так как сигна- 5 лы запроса.и прогнозирования играют роль квитанций для определения исправности и работоспособности системы, поэтому специальных сигналов контроля работоспособности системы по обратному каналу связи передавать . нет необходимости.

Технико-экономическая эффективность информационно-измерительной системы контроля загрязнения окружающей 15 среды заключается в существенном по- вышении,информативности системы при незначительных аппаратурных затратах при сохранении заданной достоверности передачи информации. Это 20 снижает требования к загрузке прямого канала связи н сокращает время сбора информации, При этом загрузка обратного канала не увеличивается, так как ответными сигналами, подтвер- >5 ждающими исправность и работосйособность системы, являются сигналы запроса и прогнозирования. В результате в качестве каналов связи можно использовать коммутируемые телефон- зо ные каналы и отказаться от дорогостоящих выделенных.

Формула изобретения

Информационно-измерительная система для контроля загрязнения окружающей среды, содержащая на передающей стороне программно-временной блок, адресный выход которого через блок кодирования соединен с первым входом блока регистрации, пер. вый выход которого соединен через формирователь команд считывания с управ- 5 ляющим входом программно-временного блока, элемент ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, третий и второй выход которого подключены к каналу связи, и в каждом информационном канале последовательно соединенные датчик па.раметров окружающей среды, аналогоцифровой преобразователь и цифровой фильтр и регистр сдвига, управляющие вы. ходы программно-временного блока сое" динены с управляющими входами регистра сдвига всех информационных ка" налов, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента

ИЛИ, на приемной стороне содержащая линейный блок, первые выход и вход которого подключены к каналу связи> второй выход линейного блока соединен с первым входом арифметического блока, выход которого соединен не" посредственно с первым входом и через функциональный преобразователь с вторым входом выходного блока, выход которого соединен с входом логического переключателя, первый и второй выходы логического переключателя соединены с вторыми входами соответственно арифметического блока и линейного блока, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения информативности системы, в нее введены на передающей стороне в каждом информационном канале блок вычитания, блок сравнения, ключ, элемент задержки, выход цифрового фильтра соединен через элемент задержки с информационным входом ключа и с первым входом блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной допустимой величины погрешности прогноза, выход блока сравнения соединен с управляющим входом ключа, выход ключа соединен с информационным входом регистра сдвига, информационные выходы программно-временного блока соединены с вторыми вхо. дами блока вычитания информационных каналов, третий выход блока регистрации соединен с информационным. входом программно"временного блока, на приемной стороне введен блок памяти, вход которого подключен к выходу функ ционального преобразователя, выходык третьему входу линейного блока и третьим входом арифметического блока

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 610149, кл. G 08 С 19/12, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 746674, кл. G 08 С 25/00, 1977 (прототип).

9б3054

Составитель Н. Бочарова

Редактор С. Юско Техред А.Бабинец Корректор A. ееренЧ

Заказ 7522/75 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4