Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ основных направлений моделирования загрязнения воздуха 13
1.1. Классификация моделей распространения загрязняющих веществ 14
1.2. Модели диффузионного типа 17
1.3. Модели, основанные на решении уравнения сохранения масс
1.4. Модели замкнутых элементов 28
1.5. Статистические модели 32
1.6. Система автоматизированного экологического мониторинга и постановка задачи исследования 34
ГЛАВА 2 . Построение математической модели распространения загрязнения атмосферы и анализ результатов расчета 39
2.1. Анализ источников загрязнения на предприятиях газовой промышленности 40
2.2. Влияние метеусловий на распространение вредных примесей в атмосфере 45
2.3. Этапы построения математической модели загрязнения в атмосфере 48
2.4. Комплексная математическая модель распространения вредных токсичных веществ в воздухе 50
2.5. Алгоритм расчета по комплексной модели 56
2.5.1. Алгоритм расчета по эмпирической составляющей 56
модели
2.5.2. Алгоритм расчета по диффузионной составляющей модели.69
2.5.3. Алгоритм расчета по статистической составляющей 76
2.5. Качественные выводы по результатам расчета з
ГЛАВА 3. Разработка локальной автоматизированной системы экологи ческого мониторинга и управления загрязнением атмосферы 90
3.1. Системное представление проблемы загрязнения атмосферного воздуха 91
3.2. Описание процесса загрязнения атмосферы как объекта управления 93
3.3. Структура автоматизированной системы экологического мониторинга 101
3.4. Решение задачи управления процессом загрязнения атмосферы методом явной декомпозиции 107
3.5. Оптимальное размещение станций контроля 112
ГЛАВА 4. Основные этапы технической реализации экологической системы мониторинга и управления 124
4.1. Обоснование необходимости создания автоматизированной системы экологического мониторинга и управления на АГПК 125
4.2. Автоматизированная система мониторинга загрязняющих веществ 127
4.2.1. Информационно-измерительная подсистема 130
4.2.2. Центр мониторинга 138
4.2.3. Подсистема передачи данных 139
4.3.Техническая реализация системы мониторинга и управления загрязнением воздушной среды в районе расположения АГПК 142
4.4.Оценка эффективности системы экологического мониторинга 146
Основные результаты работы 150
Литература
- Модели, основанные на решении уравнения сохранения масс
- Комплексная математическая модель распространения вредных токсичных веществ в воздухе
- Структура автоматизированной системы экологического мониторинга
- Автоматизированная система мониторинга загрязняющих веществ
Введение к работе
н
Акгч алытость проблемы. В условиях научно-технического прогресса значительно
і ;ложнилнсь втанмоотношсния общества с природоіі. Человек получил возможность
інять на хол естественных процессов, не прогнозируя обычно возможных
солотических последствии антропогенной нагрузки . Особую опасность прн этом
эедставляют загрязнения атмосферы воздуха. Оно оказывает влияние на жизнь
иллионов .нолей, особенно тех. которые проживают в больших индустриальных
>родах. Загрязнение естественной срелы с течением времени нарастает и прн
"раннченных потможностях восстановления, в настоящее время, приближается к
кісному состоянию насыщения.
и Наиболее распространенными загрязнителями атмосферы являются производные
лсрола и серы, хлора, окиси азота, галогены, пыль, аэрозоли. Газы составляют 70"а
"пней массы выбрасываемых п атмосферу веществ.
К числу предприятий, особо нуждающихся в обязательном контроле состава новых выбросов и состояния окружающей атмосферы, относятся предприятия тмической. нефтяной и газовой промышленности. В иерпую очередь опасность іедсіав.тяюг технологические и аварийные выбросы вредных природных газов и юдуктов их переработки
Непосредственное ииченме природных и антроної енпых систем it происходящих
них сложных в іапмосня іаиньїх процессов ілірулнніслмш. требует .'ититсльното
темспн и крмшых маїерналі.ньїх та трат, а в условиях действующею производства
ірой просто пево(можно Поэтому необходимо исследовать подобные процессы и
і тения м;і спепиаи.мо стланных мітотпфакіорпих маїсхтпііічсеких моделях, которые в
ні її.ш иной мере оіражаїоі определенные снопова системы. Кроме іою. в сочсіании
оперативной службой мониторинга, математическое моделирование процессов
іспространеіпія вредных пешестп п атмосфере позволяет провести анализ текущего
'стояния по1Я>шной среды. также предвиден, опасные периоды высокой
грязненности. ;,.
При разработке современных систем экологического, мониторинга возникает ряд тлчных проблем, спя тайных' с разработкой эффективных систем моделирования їсиросзранення ;агря шяюшнх веществ в попутной среде., пригодных хзя :полыовання в реальном масштабе времени в автоматизированных системах ^логического мониторинга: оптимальным проектированием структуры и ^тематического обеспечения системы экологического мониторинга: обоснованным .ібором технических средств контроля и переработки информации, особенно прн пннкновении критических экологических ситуаций. Все ,', эти проблемы
'I 1
..; 2
l> рассматривались*^ большом числе работ, но вместе с тем далеки от завершені особенно применительно к локальному мониторингу предприятий химической нефтегазовой промышленности.
В настоящей работе предлагается рассматривать указанные проблм применительно к"конкретному предприятию - Астраханскому газоперерабатываюше; комплексу. '"
[{елью работы является разработка методики построения эффективн математической модели загрязнения атмосферы пригодной для использования в снеге экологического 'мониторинга; выбор оптимальной структуры системы и реалнзаи указанных модблей применительно к компьютерной системе экологическс мониторинга. "'
Научная Новизна результатов работы, представляемых к зашите, заключаете) следующем: u
пропедей сравнительный анализ существующих математических моле; распространении шіризнсіпіи и воздушной среде и па осноие вычислиіслі.н. эксперимента показана оіриничепность применения отдельных моделей . автоматизированных систем экологического мониторинга: j
предложена комплексная модель распространения загрязнения в возду основанная на использовании различных типов известных моделей и о гл.г. достаточно простои реализацией и ограниченным объемом необходимой информаї для прогнозирования распространения загрязнения:
сформулирована < задача оптимального управления процессом загряшеї атмосферы вредными веществами, выбрасываемыми промышленными предприятиям предложены ее решения на основе методов декомпозиционною управления:
предложена и обоснована многоуровневая иерархическая система контрол
управления процессом загрязнения атмосферы и разработан алгоритм опрелеле
оптимального числа станций контроля с учетом уровня загрязнения атмосф.
вредными выбросами промышленного комплекса:
- на основе вычислительных экспериментов решена задача оптимальи
контроля процессом загрязнения атмосферы, пошоляющая в зависимости
характеристик источника выброса, условий проведения процесса получить макснмал
возможный выход продукции и обеспечение своевременного предупреждения
опасных уровнях заїри імені.я воздушной среды ибшпп промышленного предприятия
Практическая ценность результатов работы:
разработаны и реализованы алгоритмы, позволяющие на основе комплекс
модели рассчитывать: концентрации вредных веществ, содержащихся в выбр*
газоперерабатывающего завода, в различных точках пространства: макснмаль
U з
нземнчю концентрацию и расстояние до точки, где она наблюдается: выявлять благоприятные сочетания условий выброса и различных метеорологических ікторов.
предложены и реализованы алгоритмы для расчета концентрационных полей роводорола и других загрязняющих пешеств, выбрасываемых ЛГПК;л.
разработан пакет программ управляющей подсистемы, который позволяет іделировать процесс загрязнения атмосферы выбросами Астраханского зоперерабатываюшего комплекса:
разработана структура автоматизированной системы экологического іііигорішіа применительно к крупному газоперерабатывающему комплексу. Функции денстемы верхнего уровня реализованы на персональном компьютере IBM PC, на жнем уровне системы располагаются датчики производства фирмы MBL іміопшсінаї Systems для коніроля копнеміраішіі сероводорода, окислов азота, оксида лерола. углеводородов и диоксида серы. Для определения меркаптанов предлагается пользовать портативный анализатор запахов Odor Monitor. Связь между дсистемамн верхнего и нижнего уровня осуществляется по каналам радиосвязи.
Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались IX Всероссийской научном- технической конференции "Математические методы в мин м химической тсхнолоінн" (Тверь, 1995), Межвузовской научно-технической мференпнн "\1нкро>.чектроннка и ііпформаінка-96" (Москва. 1996).
ІІхотикацнн По теме диссертации опубликовано три печатные работы, список торы\ приведен в заключении реферата.
Стрчктлра и объем диссертации Диссертации состоит из пведения. четырех глав,
во.юп. списка неполычемой литературы, включающею ^С наименований,
нложення. Работа изложена на wo страницах машинописного текста, содержит
с\нков *#табл иц Приложение объемом машинописных страниц.
Модели, основанные на решении уравнения сохранения масс
Примеры моделей этого типа содержаться в работах [18 ,19, 20 ]. Выбросы, поступающие из дымовых и вентиляционных труб и отверстий, всегда обладают начальной скоростью и часто распространяются почти вертикально вверх и только потом на некотором уровне, где усиливается ветер, начинает преобладать горизонтальный перенос. Поэтому в моделях распространения загрязняющих веществ учитывается начальный подъем выбрасываемой смеси Ah и рассматривается вместо реального источника высотой h некоторый условный источник, расположенный на более высоком уровне h+Ah, от которого примесь распространяется в горизонтальном направлении. В работе [19] была предложена приближенная формула для определения начального подъема факела 1.5 0 Ro 3.3gRoAT ДЬ= (2.5 ) (15) и токри2 где U - скорость ветра; Ro - радиус устья трубы; о, AT - соответственно скорость и перегрев выхлопных газов; Токр- температура окружающей среды. Основное достоинство модели "факела" в ее простоте и возможности расчета концентрационных полей по сравнительно небольшому числу экспериментальных данных. Накопленный опыт показал, что модель (1.4.) может быть применима в приблизительно 70% метеорологических ситуаций [21]. Модель разработана для приподнятого источника, каким обычно является дымовая труба. Наиболее эффективно использовать модель при h 100-200 м [9]. Максимальное расстояние от источника, на котором возможен прогноз концентраций примеси, составляет приблизительно 200 км. Точность прогноза по модели невысока. Модель "факела" используют для решения задач управления и планирования [15].
Современные методы исследования атмосферы, расчеты распространения промышленных выбросов основываются на известных физических законах, описывающих поведение газа в некотором объемном элементе. Определение размеров элемента зависит, в основном, от масштабности описываемых явлений.
Движение элемента можно рассматривать в фиксированной (эйлеровой) системе координат или движущейся (лагранжевой)[6,10]. Эйлеровую систему координат обычно привязывают к земной поверхности, а лагранжевую - к воображаемому элементу, движущемуся в потоке ветра. Оба подхода основаны на решении основного уравнения диффузии, которое в свою очередь есть выражение фундаментального принципа сохранения масс.
Модели, основанные на лагранжевом подходе, описывают объем воздуха, движущийся в ветровом потоке. Химические реакции иммитируются внутри этого элемента. В моделях не учитывается горизонтальный перенос массы через грани элемента. Движение элемента двухмерно, т. е учитывается вертикальная составляющая скорости ветра и полагается движение элемента лишь в горизонтальной плоскости. В моделях с эйлеровой системой координат пространство делится на трехмерные стационарные ячейки, приток примеси за счет выброса осуществляется по мере движения потока от ячейки к ячейке. Если в такой модели учет химических реакций затруднителен, то довольно успешно учитывается эффект диффузии и распространения выбросов от точечных источников.
Построены также и смешанные модели, использующие наиболее удобные свойства моделей обоих типов.
Модели, основанные на решении уравнения сохранения масс, относят к группе моделей "конечно-разностного" типа. Используя классификации, предложенные в работах [6, 15] модели "конечно-разностного" типа представим в виде схемы (рис. 1.3.)
В моделях 1 группы вначале осуществляется выбор подходящей физической модели процесса загрязнения, а затем производиться ее математическое описание. Эти модели имеют ясный физический смысл и довольно просты для реализации.
В моделях 2 группы строятся схемы конечно-разностной аппроксимации, характерные для уравнений парабалического типа, а затем используются численные методы получения решения.
Диффузионые модели, которые будут рассматривать ниже, используют информацию о горизонтальных компонентах скоростей ветра. Поле скоростей рассчитывается путем интерполяции скоростей ветра.
Один из простейших методов учета переноса в эйлеровой ячейке - это перемещать массу в каждой ячейке по направлению скорости ветра. Осредненная концентрация за каждый интервал времени вычисляется суммированем массы примеси за счет притока из соседних ячеек и адвекции из самой ячейки.
Комплексная математическая модель распространения вредных токсичных веществ в воздухе
Как уже говорилось, одним из источников загрязнения воздушной среды на АГПК и близлежащих районах являются вентиляционные и технологические выбросы. Не всегда удается найти способ очистки выбросов, а современное состояние технологии в газовой отрасли таково, что не позволяет полностью исключить эти выбросы в атмосферу. Кроме того, проблема очистки воздушной среды связана с многомиллионными расходами и требует комплексного научно-обоснованного подхода. Одним из первых этапов решения проблемы является создание математических моделей. В сочетании с оперативной службой мониторинга, математическое моделирование позволяет провести контроль текущего состояния атмосферы, а также предвидеть опасные периоды высокой загрязненности воздушной среды вредными токсичными веществами, выбрасываемыми газоперерабатывающим заводом.
Информацией, необходимой при построении модели являются три группы параметров: источника, среды и граничные условия[6].
К параметрам источника относятся: скорость выброса загрязняющих веществ в атмосферу, тип источника (точечный, линейный, поверхностный), характер работы источника (разовый, периодический, постоянный), свойства вещества выбрасываемого в атмосферу.
В группу параметров среды входят: градиент температуры (горизонтальный и вертикальный), направление и скорость ветра, облачность, осадки, влажность, значение фоновых концентраций примеси в атмосфере и др.
К группе параметров граничных условий относятся: свойства поверхности (например, шероховатость), температура поверхности, высота инверсии.
Важную роль в описании источников выбросов имеют технологические параметры источника, которые определяют процесс эмиссии загрязнений в атмосферу. К таким параметрам относятся: объем газовоздушной смеси и перегрев выбрасываемых газов относительно окружающей среды, создающие дополнительный начальный подъем струи газов.
Выбросы, поступающие из дымовых и вентиляционных труб и отверстий, обычно обладают начальной скоростью подъема и часто перегреты относительно окружающего воздуха. Предпринималось много попыток схематизации исследуемого процесса. При слабом ветре отчетливо видно, что дым сначала распространяется почти вертикально вверх и только на некотором уровне начинает распространяться горизонтально. Поэтому необходимо учитывать начальный подъем примеси ДН и рассматривать источник, расположенный на более высоком уровне ( Не = Н + АН ) обычно называемом эффективной высотой источника. Таким образом задача сводится к определению ДН в зависимости от скорости ветра, перегрева примеси и других факторов.
Известно большое число различных формул для определения начального подъема примеси [ 11, 35, 36].
Однако ни одна из многочисленных формул не может быть универсальной прежде всего из-за недостатка экспериментальных данных. Этот недостаток обусловлен, главным образом, трудностями проведения наблюдений, особенно трудностями обнаружения струи на больших расстояниях от источника. Во многих случаях подъем дымовой струи продолжается после того, как она стала невидимой, что приводит к противоречию, когда за высоту подъема принимается видимая высота распространения струи.
В работе [37] было проведено ряд исследований, вследствие чего была предложена приближенная формула для определения начального подъема струи 1.5W0R 3.3gRAT ДН= (2.5+ ) (2.1) U TBU2 где U - скорость ветра; R - радиус устья трубы; Wo, AT - скорость и перегрев выхлопных газов; Тв- температура окружающей среды. Загрязнение атмосферы зависит не только от объемов выбросов вредных веществ, но и от того как эти вещества будут распространяться в воздушной среде под действием метеофакторов. В начале главы подробно рассмотрены факторы, влияющие на рассеивание примесей в воздушной среде.
Для полного математического описания процесса загрязнения атмосферы выбросами газоперерабатывающего комплекса, учитывающего метеорологические условия, географические особенности и рельеф местности в окрестности завода, в настоящей работе предлагается создание единой комплексной модель прогноза. Части этой модели могут использоваться как в отдельности, так и в совокупности, в зависимости от целей прогноза загрязнения окружающей среды. К комплексной модели предъявляются ряд требований: -модель должна осуществлять прогноз загрязнения атмосферы от существующих источников выброса вредных веществ при различных атмосферных условиях , которые могут быть оперативно измерены; -модель должна обеспечивать проведение всех видов прогноза; -простота вычислительных алгоритмов. С учетом этих требований комплексная модель включает: -эмпирическую модель в качестве предварительной; -статистическую модель, рассчитанную на применение в период установившихся атмосферных процессов, а также для оперативного прогноза; -физическую диффузионную модель, предназначенную для использования в наиболее сложных атмосферных условиях и краткосрочных прогнозах.
При выборе эмпирической модели, т.е. модели, основанной на сходстве наблюдаемых ситуаций, используется опыт прогнозирования загрязнения воздуха и метеорологических условий накопленного в Главной геофизической обсерватории (ГГО).
Существует ряд прогностических элементов, которые могут быть физически соотнесены с условиями диффузии загрязняющих веществ и поведением факелов выбросов. Последние в свою очередь связаны с типом атмосферной циркуляции, суточным ходом температурных процессов, и синоптическими особенностями атмосферы. Сложность прогнозирования состоит в том, что отдельные элементы модели дают недостаточно точные решения для реального прогноза, в особенности в условиях опасных ситуаций, когда требуется принять решение по ограничению выбросов. Поэтому создание достоверной прогностической схемы требует накопления большого экспериментального материала, учитывающего все многообразие практических ситуаций загрязнения атмосферного воздуха и позволяющего составить специальные таблицы с предсказываемыми значениями концентраций загрязняющих веществ. При этом компьютерная система должна позволять оперативно изменять состав и числовые показатели предиктов в процессе прогнозирования. Особенностью модели является то, что она помимо предсказания концентрации загрязнителя дает возможность прогнозировать значения используемых в ней предиктов.
Структура автоматизированной системы экологического мониторинга
Факторы, определяющие суммарный объем загрязнения атмосферы, можно разделить на две группы, связанные со способом образования примесей (рис.3.1.). Первая представляет собой поступление загрязняющих веществ из организованных источников промышленного предприятия. Объем и структура выбрасываемых примесей определяется технологическими и техническими особенностями конкретного источника. Технологические параметры включают в себя такие характеристики как параметры технологического процесса, тип сырья, вид оборудования. К техническим особенностям относятся характеристики очистных сооружений и источника выброса: высота трубы, скорость выброса, температура выходящих газов.
Вторая группа факторов связана с фоновым загрязнением. Величина фона определяется выбросами неорганизованных источников и автотранспортом.
Выбросы загрязняющих веществ предприятия и фоновое загрязнение определяют зону накопления примесей, в которой концентрация вредных веществ может превышать предельно-допустимый уровень загрязнения. Образование таких зон связано с влиянием метеорологических факторов, а также расположением источников загрязнения в рассматриваемом регионе и рельефом местности. Рис. 3.1. Системное представление проблемы загрязнения атмосферы Проблема загрязнения воздушной среды рассматривается в трех взаимосвязанных аспектах: - социальном - влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека; - экологическом - влияние на протекание естественных процессов; - экономическим - воздействие на общественное производство.
Для эффективного управления процессом загрязнения атмосферы газоперерабатывающем заводом необходимо провести анализ процесса как объекта управления.
Стремление к обеспечению необходимого допустимого выброса может привести к ухудшению показателей основной производственной деятельности. Поэтому, говоря о задаче управления качеством воздушной среды, необходимо рассматривать ее решение в двух направлениях - экологическом и экономическом, т.е. процесс загрязнения воздушной среды можно рассматривать как единую эколого-экономическую систему. С учетом сказанного перейдем к описанию эколого-экономической системы как объекта управления.
Эколого-экономическую систему предлагается представить в виде совокупности трех отдельных подсистем процесса загрязнения воздушной среды в районе расположения производственного комплекса: - производственная подсистема - источника выброса; - подсистема сбора и накопления информации о загрязнении воздушной среды - станции контроля уровня загрязнения; - подсистема переноса, связывающая подсистемы производственного комплекса и сбора и накопления информации о загрязнении.
В качестве производственной подсистемы рассматривается Астраханский газоперерабатывающий комплекс. Такое представление системы отражает реальную структуру происходящих процессов и явлений, т.е. выброс вредных токсичных веществ в атмосферу газоперерабатывающем комбинатом, их перенос, накопление и рассеивание.
Общая структурная схема эколого-экономической системы, отражающая взаимосвязь между отдельными ее элементами, приведена на рисунке 3.2.
На схеме выделены основные группы переменных, определяющих течение процесса загрязнения атмосферы и характеризующих его состояние в любой момент времени. К ним относятся: - входные переменные Хо(,) (i=l,..,,mo) - в данном случае это интенсивность расхода сырья и материалов ( то - размерность вектора входных переменных); - управляющие воздействия: Uk (k=l,...,mk) - это изменение параметров технологического процесса, снижение выпуска продукции, изменение мощности очистных сооружений, запрет на залповые выбросы завода (mk - размерность вектора управляющих воздействий); V - частота опроса станций контроля загрязнения атмосферы; - внутренние возмущения Z (поломки оборудования, приводящие к залповым и другим дополнительным выбросам); - внешние возмущения СО - действие метеорологических условий на загрязнение атмосферы (скорость и направление ветра, стратификация атмосферы, влажность воздуха и т.п.); - выходные переменные: Y(l) (i=l,...,m) - вектор характеристик производимой продукции; Yi(l) (i=l,...,mO - вектор объемов выбросов вредных веществ; Y3 (l) (i=l,...,m3 )- концентрации вредных веществ в атмосфере, которые характеризуют состояние эколого-экономической системы, возникшее в результате суммарного воздействия входных переменных, возмущений и управляющего воздействия; m, mi;m3 - размерность векторов; X Y , X2(i) = Y2(i), X3(i) = Y3(i) - равенства, отражающие связь подсистем.
Газоперерабатывающий комплекс, кроме производства основной продукции, "производит" вредные токсичные вещества, выбрасываемые в атмосферу. Поэтому представим производственный процесс в виде совокупности двух подсистем: Pь производящей основную продукцию и Р2 , осуществляющей выбросы в атмосферу вредных веществ. Структурная схема производственной подсистемы показана ни рисунке 3.3.
Единым входом для подсистем Pj и Р2 является вектор используемых сырья и материалов. Выходы подсистем Pi и Р2 определяют количественные характеристики производимой продукции и объемы выбросов вредных токсичных веществ в атмосферу. Тогда с учетом введенных ранее обозначений можно записать: Y(l) (i=l,...,m) - вектор характеристик производимой продукции; Yi(1) (i=l,...,mi) - вектор объемов выбросов вредных веществ;
Автоматизированная система мониторинга загрязняющих веществ
На АГПК содержание сероводорода в продукции достигает около 25%. Для успешной и безопасной работы такого завода необходимо осуществлять оперативный контроль за загрязнением воздуха в районе газоперерабатывающего завода. Важность этой проблемы обусловлена высокой токсичностью выбрасываемых веществ , большими объемами перерабатываемого газа.
Загрязнение воздуха происходит как от высотных, так и от низких источников, при этом приземная концентрация вредных веществ может превысить санитарные нормы на значительные расстояния от промышленной площадки.
Наибольшую опасность представляют низкие источники загрязнения, которые выбрасывают в атмосферу вредные вещества. Причина появления этих источников могут быть утечки через аварийные разрывы оборудования. В результате создаются загазованные зоны, в которых концентрации загрязняющих веществ может быть опасной и даже смертельной для человека. При аварийных выбросах такие зоны образуются в течении нескольких секунд с последующим распространением загрязнителя на значительные расстояния от источника выброса.
В связи с вышеизложенным для принятия своевременных управляющих решений необходимо оперативно выявлять зоны загрязнения и прогнозирования скорости движения и концентрации вредных веществ в зависимости от сложившихся ситуаций. Организация эффективного контроля за загрязнением воздуха в районе АГПК можно осуществлять с помощью автоматизированной системы экологического мониторинга загрязняющих веществ.
Систему экологического мониторинга можно представить в виде блок-схемы представленной на рисунке 4.1. К системе в целом предъявляются следующие технические требования: - система должна иметь распределенные по площади контролируемого района автоматизированные станции контроля, укомплектованные метеодатчиками, автоматическими газоанализаторами вредных веществ; - количество станций зависит от требуемой точности определения и площади, на которой контролируется загрязнение воздуха; - передача информации от сети станций контроля к центральной станции осуществляется по каналам связи. Информационная система Управление Регулирование качества окружающей среды
Концентрация загрязнителей зависит как от выбросов рассматриваемого предприятия, так и от метеоусловий, рельефа местности . Поэтому система экологического мониторинга окружающей среды, представляет собой разветвленную сеть непрерывно действующих датчиков вредных веществ и метеопараметров; аппаратуру централизованного сбора и обработки их информации с использованием ЭВМ.
Применение ЭВМ создает возможность реализации автоматизированной системы сбора, обработки и хранения информации, т.е. создание набора программ, связанных единой управляющей системой. Эта система позволяет отбирать исходный материал согласно запросу пользователей и подвергать его статистической обработке. Источником информации являются датчики, которые располагаются на разных участках контролируемого региона. Станции контроля должны располагаться так, чтобы при любом направлении ветра ни один из источников выбросов не оставался без контроля.
Можно выделить основных типа автоматизированных систем экологического контроля окружающей среды: -промышленные системы, контролирующие выбросы определенного предприятия и степень загрязнения воздуха в районах расположения предприятия; -городские системы, предназначенные для измерения уровня загрязнения атмосферы городов выбросами промышленных предприятий, расположенных в данном городе; -региональные системы, рассчитанные на сбор и статистическую обработку данных о загрязнении на значительной территории. Система автоматизированного мониторинга и управления загрязнением атмосферы предназначена для своевременного обнаружения вредных компонентов в приземном слое воздуха населенных пунктах, близлежащих к Астраханскому газоперерабатывающему комплексу и сигнализации в случае, если их концентрация превышает санитарные нормы, а также для управления выбросами источников ГПК.
Основные функции системы экологического мониторинга: - измерение содержания вредных компонентов в воздухе: сероводорода, сернистого газа, окислов азота, окиси углерода, углеводородов и меркаптанов; - измерение метеорологических параметров: скорости и направления ветра, влажности и температуры воздуха, количество осадков; - сбор и передача информации по радиоканалу; - обработка информации на центральном пункте: индикация измерений; цветовая индикация превышения концентраций; отображение в виде графиков; архивирование; протоколирование; прогнозирование; сигнализация в случае превышения ПДК
Структурная схема автоматизированной системы экологического мониторинга и управления выбросами вредных веществ на АГПК представлена на рисунке 4.2. В системе экологического мониторинга можно выделить три основных блока : - информационно-измерительный блок; - центр мониторинга; - подсистема передачи данных. Информационно- измерительный блок представляет собой совокупность источников информации о состоянии атмосферного воздуха, связанных каналами передачи данных с центром мониторинга (ЦМ). Центр мониторинга обеспечивает решение всего комплекса задач сбора, накопления, обработки и распределения мониторинговой информации. Сеть пользовательских терминалов предназначена для оперативного обеспечения пользователей справочной информацией о результатах мониторинга.