Спосіб раннього виявлення надзвичайних ситуацій на об’єктах

Реферат: Спосіб раннього виявлення надзвичайних ситуацій на об’єктах належить до області екологічного моніторингу хімічно небезпечних об'єктів безпеки їх функціонування та попередження надзвичайних ситуацій на цих об'єктах. Спосіб підвищує рівень оперативності та інформативності про техногенні та екологічні фактори за рахунок ефективного використання існуючих апаратно технічних і програмних засобів. UA 73110 U (12) UA 73110 U UA 73110 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області екологічного моніторингу хімічно небезпечних об'єктів, безпеки їх функціонування та попередження надзвичайних ситуацій на цих об'єктах. Відомі способи системи екологічного моніторингу хімічно небезпечних об'єктів, які реалізовані в системах, що забезпечують передачу електричного сигналу на базовий комп'ютер з датчиків, які спрацьовують на задані пороги концентрацій шкідливих речовин. Такий спосіб дає можливість констатувати настання надзвичайної ситуації, але не забезпечує раннє виявлення настання надзвичайної ситуації. Відомі способи та системи екологічного моніторингу об'єктів, які забезпечують постійне визначення концентрації шкідливих речовин через заданий проміжок часу перетворення визначених концентрацій небезпечних речовин в електричний сигнал, передачу його на базовий комп'ютер для аналізу виявлення надзвичайних ситуацій за порівнянням визначених концентрацій шкідливих речовин зі значення критичної концентрації шкідливих речовин. Такий спосіб забезпечує постійний моніторинг об'єктів і дає можливість визначити настання надзвичайної ситуації за досягненням критичної концентрації шкідливих речовин, але не забезпечує раннє виявлення настання надзвичайної ситуації. Відомі способи не забезпечують комплексного моніторингу хімічно небезпечних об'єктів з урахуванням факторів зовнішнього середовища на розвиток процесу, що може призвести до надзвичайної ситуації, а також не враховують технічний стан об'єктів та інші фактори, які впливають на розвиток процесу, що може призвести до надзвичайної ситуації і, таким чином, не дозволяють спрогнозувати настання та розвиток надзвичайної ситуації, тобто забезпечити раннє виявлення такої ситуації. Найбільш близьким за технічною суттю є спосіб екологічного моніторингу хімічно небезпечних об'єктів, в якому безперервно визначають концентрацію небезпечних речовин на об'єкті, порівнюють її зі значенням критичної концентрації, вимірюють температуру конструкцій об'єкта та навколишнього середовища, тиск атмосфери, реєструють сигнали вимірювання, після чого здійснюють порівнювання з еталонами аварійних сигналів параметрів об'єкта та навколишнього середовища, а прийняття рішення про настання надзвичайної ситуації приймають з урахуванням взаємної кореляції аварійних сигналів вимірювання між собою (Патент Российской Федерации на изобретение № 2271012, G01N 35/00, публ. 27.02.2006). Спосіб дозволяє визначити надзвичайну ситуацію за порівнянням отриманих значень небезпечних речовин на об'єкті, параметрів об'єкта та навколишнього середовища з еталонами аварійних сигналів з урахуванням кореляції факторів. Недоліком цього способу є те, що спосіб не забезпечує надійності та достовірності раннього виявлення надзвичайних ситуацій через те, що за цим способом проводять моніторинг обмеженої кількість параметрів об'єкта та середовища, що не достатньо забезпечує достовірність виявлення надзвичайної ситуації, а крім того, порівняння визначеної концентрації небезпечних речовин на об'єкті зі значенням критичної концентрації оперативно визначає аварійну ситуацію, але не забезпечує раннє виявлення надзвичайної ситуації, через відсутність аналізу розвитку процесу. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу раннього виявлення надзвичайних ситуацій на об'єктах шляхом моніторингу додаткових параметрів об'єкта та зовнішнього середовища, визначення величини факторів впливу на розвиток надзвичайної ситуації, швидкості нарощування концентрації небезпечних речовин на об'єкті та часу досягнення гранично допустимої концентрації з урахуванням факторів впливу, забезпечити підвищення достовірності та надійності раннього виявлення надзвичайних ситуацій, що дає можливість виявити надзвичайну ситуацію на ранній стадії її розвитку, і таким чином, вчасно вжити заходів по ліквідації та мінімізації її наслідків. Технічний результат, який досягається при здійсненні корисної моделі полягає в покращенні характеристик відомих властивостей об'єкта корисної моделі, а саме в підвищенні достовірності та надійності, а також дозволяє збільшити час від прийняття рішення про загрозу настання надзвичайної ситуації до моменту її виникнення, що забезпечує виконання всіх необхідних заходів для запобігання виникненню надзвичайної ситуації або її ліквідації з найменшими негативними наслідками. Поставлена задача вирішується тим, що в способі раннього виявлення надзвичайних ситуацій на об'єктах, який включає безперервне визначення концентрації небезпечних речовин на об'єкті, безперервний вимір параметрів об'єкта - температури конструкцій та параметрів навколишнього середовища - атмосферного тиску, реєстрацію вимірювальних сигналів, аналіз отриманих результатів та прийняття рішення про настання надзвичайної ситуації, згідно з корисною моделлю додатково вимірюють параметри технічного стану обладнання об'єкта, параметри навколишнього середовища - вологість повітря навколишнього середовища, 1 UA 73110 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 швидкість і напрямок вітру, розраховують коефіцієнти впливу параметрів об'єкта, параметрів технічного стану обладнання об'єкта та параметрів навколишнього середовища на результат вимірювання концентрації небезпечних речовин та визначають загальний коефіцієнт впливу, одночасно розраховують швидкість нарощування концентрації небезпечних речовин на об'єкті за визначений час, після чого визначають швидкість нарощування концентрації з урахуванням загального коефіцієнта впливу та розраховують час досягнення гранично допустимої концентрації, при цьому рішення про настання надзвичайної ситуації приймають за часом досягнення гранично допустимої концентрації небезпечних речовин. Вимірювання параметрів технічного стану обладнання об'єкта, до яких належать температура, тиск та рівень рідини в середині технологічного обладнання дозволяє підвищити достовірність виявлення небезпеки виникнення надзвичайної ситуації через врахування впливу цих параметрів на результат вимірювання концентрації небезпечних речовин. Вимірювання вологості повітря навколишнього середовища, швидкості та напрямку вітру дозволяє підвищити достовірність виявлення небезпеки виникнення надзвичайної ситуації через врахування впливу цих параметрів на результат вимірювання концентрації небезпечних речовин. Розрахунок швидкості нарощування концентрації небезпечних речовин на об'єкті за визначений час дозволяє проаналізувати швидкість зміни концентрації небезпечних речовин від часу, що в свою чергу дозволяє визначити виникнення надзвичайної ситуації через певний проміжок часу. Застосування коефіцієнтів впливу, які визначаються за результатами виміру параметрів об'єкта, параметрів технічного стану обладнання об'єкта та параметрів навколишнього середовища, дозволяє забезпечити достовірність та надійність результатів визначення швидкості нарощування концентрації небезпечних речовин за рахунок врахування параметрів об'єкта, параметрів технічного стану обладнання об'єкта та параметрів навколишнього середовища, які впливають на процес виникнення та розвитку надзвичайних ситуацій на об'єкті. Проводячи аналіз зміни значень швидкості нарощування концентрації небезпечних речовин з урахуванням коефіцієнтів впливу та визначеного часу досягнення гранично допустимої концентрації небезпечної речовини з урахуванням коефіцієнтів впливу приймається рішення про виявлення на об'єкті надзвичайної ситуації на ранній стадії її розвитку. Суть корисної моделі пояснює креслення, де зображена схема системи реалізації способу раннього виявлення надзвичайних ситуацій на об'єктах, яка реалізує заявлений спосіб. Система включає: датчики вимірювання параметрів навколишнього середовища Ф 1.1, Ф1.2, Ф1.3, Ф1.4, Ф1.5, датчики вимірювання параметрів об'єкта Ф2.1, Ф2.2, Ф2.3, Ф2.4, Ф2.5, датчики вимірювання технічного стану обладнання об'єкта Р, Т, h, датчики вимірювання концентрації небезпечних речовин Д1, Д2, … Дn. Визначені датчиками значення параметрів навколишнього середовища, об'єкта, технічного стану обладнання об'єкта у вигляді електричних сигналів надходять у блок фіксації і обробки впливів, де розраховують коефіцієнти впливу. Крім того, додатково в блок фіксації та обробки впливів можуть бути введені постійні фактори впливу: розташування об'єкта на місцевості, конфігурацію об'єкта, рельєф місцевості, як відповідні коефіцієнти. На підставі всіх коефіцієнтів визначають загальний коефіцієнт впливу К. Кожний датчик вимірювання концентрації небезпечних речовин Д1, Д2, … Дn з'єднаний з блоком розрахунку швидкості нарощування концентрації небезпечної речовини на об'єкті за визначений час (tg α). Блоки розрахунку швидкості нарощування концентрації небезпечних речовин та блок фіксації і обробки впливів з'єднані з блоком оперативної оцінки ситуації, де проводиться розрахунок швидкості нарощування концентрації небезпечних речовин на об'єкті з урахуванням коефіцієнтів впливу K·(tg α) та визначається час (τ) досягнення гранично допустимої концентрації небезпечної речовини з урахуванням коефіцієнтів впливу. Результати оперативної оцінки ситуації передають до підсистеми прийняття рішень, яка відображає їх на моніторі комп'ютера, приймає рішення про виявлення на об'єкті надзвичайної ситуації на початковій стадії її розвитку та передає інформацію про виявлення на об'єкті надзвичайної ситуації на виконавчі механізми. Спосіб раннього виявлення надзвичайних ситуацій на об'єктах здійснюється наступним чином. За допомогою датчиків для вимірювання параметрів навколишнього середовища вимірюються наступні параметри: атмосферний тиск, вологість повітря, швидкість вітру, напрямок вітру. Датчики для вимірювання параметрів об'єкта вимірюють температуру конструкцій. За допомогою датчиків вимірюють параметри технічного стану обладнання об'єкта. Концентрація небезпечних речовин на об'єкті вимірюється відповідними датчиками. Сигнали від 2 UA 73110 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 датчиків автоматично передаються до відповідних блоків обробки інформації, які входять до складу автоматизованої системи. Передані датчиками сигнали параметрів стану навколишнього середовища, об'єкта, технічного стану обладнання об'єкта реєструються в блоці фіксації і обробки впливів, де за відповідним алгоритмом розраховують коефіцієнти впливу різних факторів на результат вимірювання концентрації небезпечних речовин і вираховується загальний коефіцієнт впливу на швидкість нарощення концентрації небезпечної речовини. При цьому можуть бути додатково враховані постійні фактори впливу: розташування об'єкта на місцевості, конфігурація об'єкта, рельєф місцевості, що мають відповідні коефіцієнти, які визначають на етапі створення системи моніторингу об'єкта. Змінні технічні фактори: технічний стан обладнання, технологічність виробничих процесів, якість профілактичних заходів, як коефіцієнти впливів, визначають практичним шляхом, на підставі статистичних даних щодо подій в минулому, які можуть бути скореговані. Датчики приладів визначення концентрації небезпечної речовини (Д 1, Д2,…, Дn) розташовані по всій території об'єкта. За визначеним середнім значенням сигналу від кожного з датчиків за певний визначений час (наприклад 20 секунд) розраховують швидкість нарощення концентрації небезпечної речовини та надсилають в блок оперативної оцінки ситуації. В блоці оперативної оцінки ситуації здійснюються наступні операції: - визначається швидкість нарощення концентрації з урахуванням загального коефіцієнта впливу K·(tg α); - визначається час () досягнення гранично допустимої концентрації небезпечної речовини урахуванням коефіцієнтів впливу. Визначений час досягнення гранично допустимої концентрації із блока оперативної оцінки ситуації надходить в підсистему прийняття рішень. В залежності від часу досягнення гранично допустимої концентрації визначається можливість та приймається рішення про настання надзвичайної ситуації. Результати оперативної оцінки ситуації, а саме, швидкості нарощування концентрації небезпечних речовин з урахуванням коефіцієнтів впливу та час досягнення граничної концентрації небезпечних речовин відтворюються на моніторі комп'ютера і можуть бути представлені у графічному вигляді, наприклад діаграми, або в будь-який інший спосіб, який дозволяє, за інформацією на моніторі, визначити рівень загрози настання надзвичайної ситуації. На підставі результатів оперативної оцінки ситуації, у разі потреби ухвалення негайного рішення, підсистема прийняття рішень видає рекомендації про необхідність прямого керування процесами та через органи управління на об'єкті спрямовує виконавчі механізми для запобігання розвитку аварійної ситуації та за допомогою підсистеми оповіщення, яка включає сучасні засоби зв'язку, інформує відповідальних осіб про розвиток надзвичайної ситуації на об'єкті. Заявлений спосіб забезпечує збір інформації про стан функціонування об'єкта та параметри його безпеки для підготовки заходів щодо запобігання надзвичайним ситуаціям, дозволяє за рахунок додаткового контролю в режимі реального часу параметрів підвищити рівень безпеки функціонування об'єкта, своєчасно визначити та реагувати на аварійні та позаштатні ситуації та інформувати фахівців, які не перебувають безпосередньо у підпорядкуванні органів управління об'єкта. Запропонований спосіб підвищує рівень оперативності та інформативності про техногенні та екологічні фактори за рахунок ефективного використання існуючих апаратно-технічних і програмних засобів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Спосіб раннього виявлення надзвичайних ситуацій на об'єктах, який включає безперервне визначення концентрації небезпечних речовин на об'єкті, безперервний вимір параметрів об'єкта - температури конструкцій та параметрів навколишнього середовища - атмосферного тиску, реєстрацію вимірювальних сигналів, аналіз отриманих результатів та прийняття рішення про настання надзвичайної ситуації, який відрізняється тим, що додатково вимірюють параметри технічного стану обладнання об'єкта, параметри навколишнього середовища вологість повітря навколишнього середовища, швидкість і напрямок вітру, розраховують коефіцієнти впливу параметрів об'єкта, параметрів технічного стану обладнання об'єкта та параметрів навколишнього середовища на результат вимірювання концентрації небезпечних речовин та визначають загальний коефіцієнт впливу, одночасно розраховують швидкість 3 UA 73110 U 5 нарощування концентрації небезпечних речовин на об'єкті за визначений час, після чого визначають швидкість нарощування концентрації з урахуванням загального коефіцієнта впливу та розраховують час досягнення гранично допустимої концентрації, при цьому рішення про настання надзвичайної ситуації приймають за часом досягнення гранично допустимої концентрації небезпечних речовин. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4