Огромный и всевозрастающий парк техногенных объектов (ТО), в том числе и транспортных средств, на земле, на море, в атмосфере и космосе оказывает крайне негативное воздействие на окружающую среду. При этом практически отсутствуют эффективные методы воздействия на мотивацию владельцев ТО к снижению загрязнений окружающей среды. Одним из вариантов мотивации владельцев ТО к снижению загрязнений окружающей среды является накопительный /интегральный/ учет загрязнений, производимых ТО, дифференцированно по каждому ТО за тот или иной временной интервал. Наличие этого контроля позволит организовать взимание налога за загрязнения с каждого владельца ТО пропорционально величине и виду фактически произведенных загрязнений его техногенными объектами.
Известна информационно-измерительная система для контроля загрязнения окружающей среды [1], содержащая передающую сторону с набором датчиков параметров окружающей среды, преобразователи сигналов датчиков в коды, блок кодирования и программно-временной блок /процессор/. Информация с передающей стороны передается по проводному каналу связи на приемную сторону, содержащую линейный блок, арифметический блок /процессор/, функциональный преобразователь, буферный блок памяти.
Существенными недостатками известной системы являются:
– отсутствие функции интегрального учета загрязнений окружающей среды каждым ТО путем вычисления и запоминания значений загрязнений за заданный интервал времени;
– непригодность системы для работы в мультиобъектовом режиме контроля, когда число передающих сторон достаточно велико и они пространственно разнесены на значительные расстояния;
– отсутствие на передающей стороне блока хранения значений контролируемых параметров во временной свертке, за тот или иной значительный интервал времени;
– отсутствие возможности радиопередачи информации с передающей части системы при ее установке с датчиками на подвижном техногенном объекте – том или ином транспортном средстве.
Известен вариант построения интегрированной метеосистемы на основе радиопередающих флюгеров [2], в которой, однако, не предусмотрены операции накопительного контроля параметров ТО и не обеспечена защита от несанкционированного отключения и блокировки датчиков контроля загрязнений, а также не обеспечен интегральный учет загрязнений окружающей среды (УЗОС) путем вычисления и запоминания значений загрязнений за заданный интервал времени дифференцированно по каждому ТО в мультиобъектовом режиме контроля, когда число передающих сторон несколько, с возможностью установки передающих сторон на подвижных техногенных объектах.
Для решения технической задачи авторами разработана система [4], в которой на каждый техногенный объект стационарно устанавливают объектовый блок контроля и учета ЗОС (ОБКУ ЗОС), к которому через адаптер с обеспечением защиты от несанкционированного отключения и блокировки датчиков подключают датчики УЗОС, производят через определенные интервалы времени запись измеренных значений УЗОС в энергонезависимую память ОБКУ УЗОС с возможностью считывания и (или) передачи хранящейся в этой памяти информации с ОБКУ УЗОС на групповой блок контроля и учета УЗОС (ГБ УЗОС). В ГБ УЗОС периодически формируют коды идентификационных номеров ОБКУ УЗОС и передают эти коды на ОБКУ УЗОС, а в ОБКУ УЗОС по принятому идентификационному номеру передают хранящуюся в энергонезависимой памяти информацию о УЗОС, произведенных данным техногенным объектом с привязкой к астрономическому времени, на ГБ УЗОС, в котором полученная информация заносится в сегмент энергонезависимой памяти, отведенный для соответствующего техногенного объекта.
Кроме того, обмен информацией между ГБ УЗОС и ОБКУ УЗОС осуществляется через средства мобильной телефонной сети, оснащенные модемами и портами для приема и передачи информации в системе контроля УЗОС, а ГБ УЗОС выдает платежный документ на оплату налога владельцу техногенного объекта за фактически произведенные ЗОС соответствующим техногенным объектом за учетный временной интервал, при этом ОБКУ УЗОС и (или) ГБ УЗОС формируют информацию о величине и динамике ЗОС за учетный период, произведенных соответствующим техногенным объектом.
В предложенной системе датчики контроля УЗОС подключены к объектовому блоку контроля и учета ЗОС через адаптер с защитой от несанкционированного отключения и блокировки и установленному стационарно на техногенном объекте вместе с датчиками, а каждый ОБКУ УЗОС содержит кроме процессора с клавиатурой и дисплеем энергонезависимую память для записи и хранения результатов контроля через определенные интервалы времени вместе с кодами астрономического времени, в интервалы времени которого произведены соответствующие измерения, причем система содержит ряд ОБКУ УЗОС, в каждый объектовый блок введен модуль энергонезависимой памяти и приемопередатчик с антенной, причем каждый ОБКУ УЗОС связан с ГБ УЗОС радиоканалом связи и содержит съемный порт с размещенной в нем энергонезависимой памятью, а ГБ УЗОС содержит процессор с клавиатурой и блоком индикации/сигнализации, принтер, приемопередатчик с антенной и вход для подключения съемных портов ОБКУ УЗОС.
Введенный в систему групповой (районный) блок мониторинга УЗОС содержит приемопередатчик, процессор с энергонезависимой памятью, клавиатуру, монитор, порт для передачи / приема информации и принтер для распечатки протоколов, платежных документов и т.д.
Предлагаемый способ индивидуального учета УЗОС включает в себя следующие операции:
– суммирующий многопараметровый контроль за тот или иной интервал времени УЗОС, производимых техногенными объектами с помощью комплекта соответствующих датчиков, присоединенных к объектовым блокам системы;
– обработка выходных сигналов датчиков с расчетом размеров загрязнений по каждому параметру ЗОС через определенные интервалы времени;
– запись, пополнение и хранение информации о величине и составе ЗОС, производимых конкретным техногенным объектом, в энергонезависимой памяти с привязкой ко времени их измерения;
– считывание накопленной информации с объектовых блоков мониторинга ЗОС техногенными объектами в ГБ ЗОС по запросам последнего по идентификационному номеру ОБКУ ЗОС.
Рис. 1. Общая структура системы контроля ЗОС
Общая структура системы [3] приведена на рис. 1.
Типовая структура ОБКУ УЗОС приведена на рис. 2. Система состоит из одного группового и нескольких ОБКУ УЗОС 2-1…2-N, между собой связанных по проводному каналу или радиоканалу с групповым блоком. В состав группового блока – 1 мониторинга УЗОС входит формирователь адресов ОБКУ УЗОС – 3, процессор – 4 с энергонезависимой памятью – 6, клавиатура – 5, монитор – 7, устройство приема/ передачи – 8, антенный комплекс – 9, порт – 10 и устройство вывода – 11 [3].
Каждый объектовый блок контроля и учета загрязнения окружающей среды состоит из радиолокационного устройства (антенна) – 12, порта для подключения внешних устройств – 13, устройства приема/передачи с антенной – 14, процессора – 15, клавиатуры – 16, энергонезависимой памяти – 17, блока индикации и сигнализации – 18, датчиков контроля УЗОС 19-1…19-N, адаптера – 20 для подключения датчиков учета загрязнения окружающей среды и автономный источник бесперебойного питания – 21 [3].
На каждый техногенный объект (транспортное средство, дымовая труба котельной, сточный коллектор и т.д.) устанавливается объектовый блок контроля и учета загрязнения окружающей среды, который имеет индивидуальный идентификационный номер.
Конструктивно ОБКУ ЗОС защищены от несанкционированного изменения режима работы и от их отключения. Все объектовые блоки контроля и учета загрязнения окружающей среды снабжены источником бесперебойного питания – 21 на все время работы техногенного объекта. В зависимости от вида и номенклатуры загрязнений, производимых тем или иным техногенным объектом, определяется номенклатура и число датчиков – 19. Запись информации о загрязнении окружающей среды, производимом техногенными объектами, и период опроса датчиков определяется режимом работы объекта и динамики выбросов [3]. С датчиков 19-1…19-N поступают информативные сигналы о величине ЗОС в адаптер 20, преобразуются адаптером в цифровую форму и передаются в процессор – 15. В процессоре производится цифровая обработка поступающих сигналов. С процессора поступает в энергонезависимую память 17 фискальная информация, с привязкой к астрономическому времени.
В каждой ячейке энергонезависимой памяти хранится значение параметра ЗОС и астрономическое время, когда это измерение было выполнено. Накопленная в энергонезависимой памяти соответствующего ОБКУ информация передается на ГБ УЗОС при считывании с порта 13 внешнего устройства по поступившему с порта 13 или с приемопередатчика 14 идентификационным номерам ОБКУ УЗОС. Информация, необходимая для пользователя техногенного объекта, воспроизводится в блоке 18, структура этой информации задается пользователем с клавиатуры 16.
Алгоритм работы объектового блока системы контроля УЗОС.
Шаг 1. Информативные сигналы о величине УЗОС с датчиков 19-1…19-N поступают в адаптер 20.
Шаг 2. Сигналы преобразуются адаптером 20 в цифровую форму и подаются в процессор 15.
Шаг 3. Процессор 15 производит цифровую обработку поступающих сигналов и выдает в энергонезависимую память 17 с привязкой к астрономическому времени фискальную информацию.
Шаг 4. Накопленная в энергонезависимой памяти соответствующего ОБКУ информация передается на ГБ УЗОС.
Шаг 5. С клавиатуры 16 пользователем задается структура необходимой информации.
Шаг 6. Информация, необходимая для пользователя техногенного объекта, воспроизводится в блоке 18.
Каждый ОБКУ УЗОС работает в автономном режиме, причем в программу работы процессора может быть заложен алгоритм внеочередной автоматической записи в энергонезависимую память 17, выдачи на индикацию / сигнализацию в блок 16 и /или/ радиопередачи (с помощью приемопередатчика 14 и антенны 12) на ГБ УЗОС информации о недопустимых режимах загрязнений, производимых техногенным объектом.
Рис. 2. Типовая структура объектового блока системы контроля ЗОС
В качестве автономного блока 21 бесперебойного электропитания ОБКУ УЗОС могут служить электрические аккумуляторы, например [3].
Запрос фискальной информации с того или иного ОБКУ УЗОС формирователем 3 ГБ УЗОС производится выдачей соответствующего идентификационного номера, по которому процессор 4 через приемопередатчик 8 и антенну 9 (или через порт 10) передает на выбранный ОБКУ УЗОС код запроса о выдаче необходимой информации. Этот код принимается антенной 12 и приемопередатчиком 14 (или портом 13) соответствующего ОБКУ УЗОС как команда на считывание фискальной информации из энергонезависимой памяти 17 и передачу этой информации через приемопередатчик 14 и антенну 12 (или через порт 13) в ГБ УЗОС. Информация, принятая антенной 9 и приемопередатчиком 8 (или портом 10), заносится в соответствующий сегмент энергонезависимой памяти 6, отведенный для данного ОБКУ УЗОС.
С помощью принтера 11 обеспечивается (по запросу с клавиатуры 5) распечатка протоколов контроля или извещений / квитанций на оплату налога за загрязнение окружающей среды конкретным техногенным объектом за определенный интервал времени.
Алгоритм запроса фискальной информации с ОБКУ УЗОС:
Шаг 1. Запрос фискальной информации с ОБКУ УЗОС формирователем 3 ГБ производится выдачей соответствующего идентификационного номера.
Шаг 2. По идентификационному номеру процессор 4 через приемопередатчик 8 и антенну 9 (или через порт 10) передает на выбранный ОБКУ УЗОС код запроса о выдаче необходимой информации.
Шаг 3. Этот код принимается антенной 12 и приемопередатчиком 14 (или портом 13) соответствующего ОБКУ УЗОС;
Шаг 4. Из энергонезависимой памяти 17 считывается фискальная информация и передается через приемопередатчик 14 и антенну 12 (или через порт 13) в ГБ УЗОС.
Шаг 5. Информация, принятая антенной 9 и приемопередатчиком 8 (или портом 10), заносится в соответствующий сегмент энергонезависимой памяти 6, отведенный для данного ОБКУ УЗОС.
Шаг 6. По запросу с клавиатуры 5 с помощью принтера 11 обеспечивается распечатка протоколов контроля или извещений / квитанций на оплату налога за загрязнение окружающей среды конкретным техногенным объектом за определенный интервал времени.
Число ОБКУ УЗОС, связанных ГБ УЗОС в системе может быть от одного до нескольких десятков и сотен тысяч. Возможна реализация второго, третьего и четвертого уровней иерархии, когда, на втором уровне иерархии, несколько ГБ УЗОС связаны с одним (например, региональным) блоком контроля УЗОС по аналогичной, изображенной на рис. 1 схеме организации взаимодействия, В свою очередь, на третьем уровне иерархии, региональные блоки УЗОС могут быть связаны с межрайонным или межрегиональным блоком контроля и учета УЗОС. Четвертый – глобальный уровень иерархии – позволит обеспечить контроль и учет загрязнений УЗОС в мировом масштабе и упростить контроль соблюдения государствами условий Киотского протокола [3].
Повсеместное оснащение техногенных объектов блоками контроля и учета УЗОС позволит осуществить:
– индивидуальное налогообложение владельцев техногенных объектов, пропорциональное структуре и величине фактических УЗОС, произведенных каждым конкретным техногенным объектом за определенный интервал работы [5];
– стимулировать и поощрять модернизацию техногенных объектов с целью снижения УЗОС;
– своевременно выявлять техногенные объекты с опасными концентрациями УЗОС.
При практической реализации системы в качестве основы приемопередатчиков и антенн групповых и объектовых блоков могут служить мобильные телефоны и сети мобильной связи [6]. Сетевая структура системы позволяет оснащать объектовыми блоками УЗОС любые техногенные объекты – автомобили, котельные, тепловозы и теплоходы, химические предприятия и т.д.
Введение предложенной системы в практику возможно через соответствующие законодательные решения и приоритетные национальные проекты.
Библиографическая ссылка
Омаров А.Д., Киселева О.В., Султангазинов С.К., Харитонов П.Т. СПОСОБ И СИСТЕМА УЧЕТА ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ПРОИЗВОДИМЫХ ТЕХНОГЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 10-3. – С. 502-506;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41865 (дата обращения: 25.04.2024).