Автоматизированные системы мониторинга

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Кафедра

 

 

 

Реферат

На тему «Автоматизированные системы мониторинга»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы СДМ-04-1                                                          В.В.Жидовкин

 

 

Проверил:

Ст. преподаватель кафедры                                                           О.В. Игнатенко

 

 

 

 

 

Братск, 2007

 

Содержание

 

 

1. Аэрофотосъёмка……………………………………………стр 3
2. Лидары………………………………………………………стр 5
3. Автоматические газоанализаторы…………………………стр 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аэрофотосъемка

 

Аэрофотосъёмка, фотографирование местности с воздуха специальным аэрофотоаппаратом, установленным на самолёте, вертолёте, дирижабле, искусственном спутнике Земли или ракете. Плоскость аэрофотоаппарата может занимать заданное горизонтальное (плановая Аэрофотосъёмка наиболее распространена) или наклонное (перспективная Аэрофотосъёмка) положения. В отдельных случаях фотографирование производится на цилиндрическую поверхность или вращающимся объективом (панорамная Аэрофотосъёмка). Обычно Аэрофотосъёмка выполняют одноооъективным аэрофотоаппаратом, но иногда для увеличения площади, фотографируемой на одном снимке, — многообъективным аэрофотоаппаратом, фотографирование производят одиночными аэроснимками, по определённому направлению (маршрутная Аэрофотосъёмка) или по площади (площадная Аэрофотосъёмка). При прокладывании маршрута часть участка местности, сфотографированного на одном снимке, должна фотографироваться и на другом. Отношение площади, сфотографированной на двух смежных снимках, к площади, изображенной на каждом отдельном снимке, выраженное в процентах, называется продольным перекрытием; его задают в соответствии с требованиями последующей фотограмметрической обработки (обычно продольное перекрытие 60%).

При Аэрофотосъёмке значительного по ширине участка фотографирование площади производят серией параллельных маршрутов, имеющих между собой поперечное перекрытие (обычно 30%).

При Аэрофотосъёмке задают высоту полёта относительно местности, фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата, сезон и время, порядок прокладывания маршрутов. В каждый момент фотографирования центр проектирования и плоскость аэроснимка занимают произвольное положение, в виду подвижности основания. Величины, определяющие пространственное положение снимка относительно принятой системы координат, называются элементами внешнего ориентирования снимка — три линейные координаты центра проектирования Xs, Ys, Zs и три угла, определяющие поворот снимка вокруг трёх осей координат (на они отмечены). Для определения по аэроснимкам пространственных координат сфотографированных точек требуется сначала найти элементы внешнего ориентирования снимков, что связано с нахождением координат определённых геодезически некоторых точек, хорошо изобразившихся на снимках. Для установления в полёте элементов внешнего ориентирования Аэрофотосъёмка применяют статоскоп, фиксирующий по изменению давления воздуха изменение высоты полёта, радиовысотомер, определяющий высоту фотографирования относительно местности (см. Аэрорадионивелирование), радиогеодезические станции, дающие возможность находить расстояния от самолёта до станций, расположенных на земной поверхности в точках, имеющих геодезические координаты; эти данные позволяют вычислить плановые координаты центра проектирования. Показания гировертикали дают возможность найти углы наклона снимка; их также можно определить обработкой снимков, на которых сфотографированы звёздное небо, положение Солнца или линия горизонта. 
    Для повышения качества и точности аэроснимков при Аэрофотосъёмке применяют аэрофотообъективы с высокой разрешающей способностью и малой дисторсией и аэроплёнку с очень малой деформацией. Падение освещённости по полю зрения должно быть наименьшим, затвор должен обеспечить очень короткие (до 1:1000 сек) выдержки, чтобы уменьшить нерезкость, аэроплёнка в момент фотографирования должна быть строго выравнена в плоскость. фотографируют на плёнки: черно-белую панхроматическую, черно-белую инфрахроматическую, цветную и спектро-зональную, на которой получается изображение с преобразованной передачей цветов, дающей возможность резче подчеркнуть различия объектов.

 

Лидары

 

Лидар кругового обзора служит для зондирования атмосферного воздуха, с целью обнаружения областей повышенной концентрации аэрозолей.

Регулярное наблюдение за аэрозолем позволяет выявить устойчивые области с повышенным содержанием взвешенных веществ в атмосфере, наблюдать пространственную динамику аэрозольных загрязнений, в реальном масштабе времени, контролировать экологическую обстановку в городе (загрязнение воздуха) фиксировать локальные выбросы предприятий, отслеживать распространение загрязнения от пожаров и взрывов.

Зондирование осуществляется в 180 фиксированных направлениях (лучах) по линии реального горизонта. Пространственное разрешение по дальности равно 60 м (строб). Такой режим зондирования называется панорамой. Можно наблюдать любой заданный сектор, а также осуществлять контроль по выбранному направлению. Каждому стробу соответствует коэффициент ослабления лазерного излучения атмосферой К.осл. (иногда его называют индексом замутненности), коррелированный с увеличением аэрозольной плотности атмосферы, в частности, с задымлением (запылением).  
Кроме панорамного режима, используется секторный для сопровождения конкретных ЧС и режим "вертикальная панорама" для исследования атмосферы.

Программа обработки результатов лидарного зондирования атмосферного воздуха обеспечивает совмещение измерительной информации с электронной картой города, ведение базы данных результатов проведенных сеансов, их анализ и статистическую обработку.  
Однако, основной задачей было программное обеспечение проверки различных решений и проведения экспериментов за более чем 10 лет разработки промышленного варианта лидара. Как следствие, программа содержит большое количество функций, от различных вариантов отображения измерений лидара, до различного рода статистических обработок, включая интерполяцию, корреляционный и кластерный анализ. Разработка программы велась по двум направлениям:  
Для отработки физических характеристик лидара и для работы лидара режиме опытной эксплуатации. В первом случае используются режимы позволяющие исследовать выходную информацию лидара, на предмет ее соответствия заданным параметрам, а так же установлять изменения и границы различных его характеристик. В режиме эксплуатации, основной целью является выявление областей повышенного загрязнения атмосферы и привязка этих областей к местности. Здесь же используется программа автоматической обработки панорамы с выделением областей повышенной концентрации аэрозоля. Разумеется, оба эти режима имеют много пересекающихся моментов, в основном, в части отображения данных. Однако, есть и существенные различия: это применение исследовательских программ статистики, в первом случае и карты местности, во втором. Существенно различаются и методы отображения данных.

Панорама отображается в полярной системе координат относительно точки стояния лидара. Каждый элемент пространственного разрешения (строб) высвечивается в виде точки (кружка) определенного цвета. Цвет строба зависит от величины коэффициента ослабления (К.осл.) и определяется шкалой, которая может устанавливаться вручную или автоматически, в зависимости от статистических характеристик панорамы.  
Можно выделять и отображать в увеличенном масштабе любой фрагмент панорамы, сдвигать его и изменять масштаб.

Коэффициент ослабления лазерного излучения атмосферой показывает, во сколько раз уменьшается поток излучения на единичном пути в направлении распространения .

В лидаре реализован локационный принцип дистанционного зондирования с помощью лазера, который генерирует практически монохроматическое и в высокой степени когерентное излучение, обеспечивая малую расходимость пучка.

Молекулы газов и аэрозольные частицы, с которыми сталкивается лазерное излучение при распространении в атмосфере, вызывают рассеяние. Часть этого излучения рассеивается назад в направлении лидарной системы и может быть обнаружена. В лидаре рассеянное назад излучение собирается в соответствующем приемнике с помощью отражающей или преломляющей оптики и направляется на фотодетектор, который преобразует его в электрический сигнал, содержащий информацию о присутствии, концентрации и расстоянии до атмосферных рассеивателей или поглотителей.

Бесконтактные методы контроля параметров среды обеспечивают получение необходимых данных с высокой оперативностью и в значительных пространственных масштабах. Дистанционное лазерное зондирование атмосферы может дать не только информацию об источнике загрязнений, но и выявить динамику распространения загрязняющих веществ.

Результаты измерений имеют вид поля приведенной оптической плотности атмосферы в единицах индекса замутненности. Индекс замутненности служит мерой приведенной оптической плотности и представляет собой отношение коэффициента ослабления лазерного излучения аэрозолем (взвешенными веществами) к его значению для условно чистой городской атмосферы. Коэффициент ослабления лазерного излучения атмосферой показывает, во сколько раз уменьшается поток излучения на единичном пути в направлении распространения .

Возможны различные формы отображения и анализа измерений ЛКО, начиная от изображения сигнала в виде амплитудной развертки с последующим наблюдением неоднородностей типа дымового факела до восстановления профилей оптических характеристик атмосферы (коэффициентов ослабления и обратного рассеяния), определения оптической плотности атмосферной неоднородности и концентрации рассеивателя.

Наиболее полно измерительная информация отображается в полярной системе координат относительно точки стояния лидара, она сопровождается данными о дате и времени проведения сеанса, метеоусловиях и может быть совмещена с картой местности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматические газоанализаторы

 

Газоанализатор предназначен для измерения массовой концентрации меркаптанов (одоранта) в природном газе по ГОСТ 5542-87.

Область применения: контроль массовой концентрации меркаптанов (одоранта) в природном газе на газораспределительных станциях Обычные лабораторные анализы дают информацию только о промежуточном состоянии процесса и, как правило, со значительным опозданием в отношении оперативной оценки сложившейся ситуации. Автоматический аналитический контроль обеспечивает оперативное определение концентрации контролируемого компонента в анализируемой смеси, показание и (или) запись результата измерения, а при необходимости - выдачу светозвукового сигнала и команд на исполнительные устройства.Прибор, автоматически или полуавтоматически определяющий количественный или качественный состав анализируемого вещества на основе измерения параметров, характеризующих его физические или физико-химические свойства, называется анализатором. Полуавтоматический анализатор (индикатор) - устройство, в основе которого ручные операции по периодическому забору анализируемой смеси и дополнительной обработке результатов анаприменяться в качестве элементов регулирующих систем и систем защиты.

Автоматический анализатор действует полностью автоматически и может быть использован в составе автоматических регулирующих систем, а также в схемах автоматической защиты. Он представляет собой стационарное устройство непрерывного действия.Для определения взрывоопасности газопаровоздушных сред применяют газоанализаторы, благодаря которым определяют концентрацию в воздухе того или иного горючего газа, пара или их совокупности. Оценка взрывоопасности среды производится путем сопоставления полученных данных со значениями нижних пределов воспламенения этих газов или паров.Сравнительные характеристики основных видов стационарных газоанализаторов приведены в табл. 1. Конструктивно газоанализатор для промышленных объектов, как правило, имеет многоблочную конструкцию, включающую первичные преобразователи-датчики (блоки датчиков), а также блок сигнализации и питания (пороговое устройство).В последние годы все большее распространение получают так называемые газоаналитические системы, которые включают в себя набор различных датчиков, имеющих унифицированный выходной сигнал и использующих стандартный канал связи. Они предназначены для измерения уровней загазованности непосредственно в рабочей зоне помещений и открытых пространств вблизи технологического оборудования и выдачи предупредительной и аварийной сигнализации о достижении значений заданных порогов газовоздушной смеси оператору или персоналу объекта, а также для реализации программ автоматической защиты.Такие системы обладают гибкостью в конфигурации и универсальностью, что позволяет эффективно и экономично использовать их для комплексного контроля и обнаружения на объекте не только взрывоопасных, но и токсичных газов, а также содержания кислорода.