Информационно-измерительная система для контроля загрязнения окружающей среды

в 963054 ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕН ИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22)Заивлено 09.12,80(21) 3213289/18-24 с присоединением заявки РЙ 3 ЬеуаарственкыЯ кеюнтет СССР но делай неебретеннВОпубликовано 30.09.82. Бюллетень 36 Дата опубликования описания 30.09.82уйбышевский ордена Трудово виационный институт им. ак ител 5) ИНФОРМАЦИОННО"ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮ 1 ЦЕЙ СРЕДЬ Йзоб рению и загрязн делах и тение относится к телеизмередназначено для контроляия окружающей среды в премышленного центра или гороИзвестны информационно-измерительные систелы наблюдения и контроля качества воздуха и води, содержащие сеть рассредоточенных о площади автоматизированных ко рольно-эамерных станций, укомплек ванных метео- датчиками и гаэоанализ торами вредных ингредиентов, информац я с которых. передается на централь ый информационно-вычислительный центр по каналам связи 1 11.Недостаток информационно"измерительных систем состоит в большом обьеие передаваемой на центральный пункт информации, так как для реше" ния задач прогнозирования и выработки рекомендаций по снижению ущерба от загрязнения в центр должна передаваться подробная информация о мете" 2бпараметрах и загрязняющих ингредиентах 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 входам 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 под9630 Я ключен ко входу блока кодированиЬадреса 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 соотвественно с первым входом 10и первым выходом блока связи на приемной стороне, содержащей вычислительное устройство, состоящее из блокаобработки ;,анных и блока прогнозирования, выходной блок и блок управленИя, первый выход которого соединен суправляющим входом блока обработкиданных, а второй выход - с первымвходом блока связи, второй выход.которого подключен к информационномувходу блока обработки данных, выходкоторого соединен с входом блокапрогнозирования и первым входом выходного блока, выход блока прогнозирования соединен с вторым входомблока связи с внешними устройствами,выход которого соединен со входомблока управления 1, 2Недостаток системы заключается вневысокой информативности.Цель изобретения - повышение информативности системы.,Поставленная цель достигается тем,что в информационно-измерительную систему для контроля загрязнения окру-нающей среды, содержащую на передающей стороне программно-временной блокадресный выход которого через блоккодирования соединен с первым входомблока регистрации, первый выход кото 40рого соединен через формирователь команд считывания с управляющим входомпрограммно-временного блока, элементИЛИ, выход которого соединен с вторымвходом блока регистрации, третий ивторой выход которого подключены кканалу связи и в каждом информационном канале последовательно соединенные датчик параметров окружающей среды, аналого-циФровой преобразовательи цифровой Фильтр и регистр сдвига,управляющие выходь программно-времен.ного блока соединень с управляющимивходами регистра сдвига всех информационных каналов, выходы которых сое"динены с соответствующими входами эле" фмента ИЛИ, на приемной стороне содержащая линейный блок, первые выходи вход которого подключены к каналу связи, второй выход линейного блокасоединен с первым входом арифметического блока, выход которого соединен непосредственно с первым входоми 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 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 входомключа и с первым входом блока вычита" ния, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второйвход которого соединен с шиной допустимой величины погрешности прогнозавыход блока сравнения соединен с управляющим входом ключа, выход ключасоединен с информационным входом регистра сдвига, инФормационные выходы программно-временного блока соединены с вторыми входами блока вычитания информационных каналов, третий выход блока регистрации соединенс информационным входом 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-измерительная система для контроля загрязнения окружающей среды на передающей стороне в каждом информационном канале11 - 1 т, датчик 2 - 2, параметров окружающей среды, цифровой фильтр 33, элемент 1- 1 юзадержки ключ 5,регистр бл - би, блок 7 - 7 вычитания, блок 8 л - 3 сравнения и аналого-цифровой преобразователь 91 - 5а также элемент 10, блок 11 кодирования, формирователь 12 команд считы.вания, блок 13 регистрации, вину 1 чдопустимой величины погрешности прогноза и программно-временной блок 15,канал 16 связи, На приемной сторонесодержит линейный блок 17, арифметический блок 13, Функциональный преобразователь 19, выходной блок 20,5 9630буферный блок 21 памяти и логичвскийпереключатель 22.Датчики 2 - 2 и параметров окружающей среды выдают непрерывные электрические сигналы (ток, напряжение, сопротивление и т.д.), величины которых зависят от измеряемых параметров:гидро-(метео) элементов и элеслентовзагрязнения.,Аналого-цифровые преобразователи 1091- 9 д преобразуют выходные сигналыдатчиков 2 - 2 И в число-импульсныйкод, .Цифровые фильтры 31-. 3 служатдля Фильтрации (изменения спектраль- зного 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 4 с - 2 озадержки - на информационные вхоиды ключей 5 - 5 И.Блоки 7 с - 7 я вычитания образуют разность между истинным знацением изме-,ряеслой величины и предсказанньсм, поступающим с соответствующего информа- .ционного выхода программно-временногоблока 15Блоки 81- 8 сравнения предназначены для формирования управляющего Зрсигнала: если разностный сигнал непревышает допустимой величины О по.грешности прогноза поступающей пошине 14 с И то на выходе блоков8 с сравнения Фори уются сигналы запрета, поступающие на управляющий вход ключей 5 А;Нлючи 5 - 5 пропускают информацию на регистры 6 - 6, если на управляющих входах отсутствуют сигналы запретаПрограммно-временной блок 15 служит для формирования сигналов разрешения на управляющих выходах при считывании информации с регистров 61 -6 каждого канала 1( - 1 ичерез элемент ИЛИ 10 на вход блока 13 регист-,рации, поступающих на вход блокакодирования, и сигналов прогнозирования, поступающих с информационныхвыходов на входы блоков 7 - 7, вычитания,Блоки 111 - 11 кодирования предназначены для полуцения кода адреса55 и сссответствующего ему кода текуще" го времени для того параметра, счить;вания которого производится в дан. ный момент,54 6формирователь 13 предназначен дляфорслирования команды считывания информации при поступлении на его входсигналов запроса, поступающих из блока 13 регистрации.Блок 13 регистрации предназначендля Формирования кода сообщений (покодам элементов ИЛ 1 10 и блока 11 кодирования) выдачи их в канал свлзипо сигналу запроса, передачи сигналов предсказания на инФормационныйвход блока 15, а также для регистрации инфорслациисо измеренных значениях параметров на долговременнойноситель (магнитная лента, перфо"ратор 1 .Блок 13 регистрации совместно слинейным блоком 17 на приемной стороне обеспечивает прием и передачусигналов при работе по каналу 16 связи между передающей и приемной сторо"нами системы.Арифметический блок 18 предназначен длл выполнения арифметических операций над числовыми кодами по заданным алгоритмам по сигналам управления,Функциональный, преобразователь 19по заложенной в нем модели загрязнения вырабатывает сигналы прогнозиро"вания загрязнения, и реализует ал"гортмхым= хьс + Як "х 1,где 1,. - прогнозное значение параметра;х- текущее значение параметоа14- корреляционнал функцил;асс- математическое ожидание.Выходной блок 20 предназначен дляприема, преобразования и выдачи сиг"налов на внешние системы (потреби"тели информации о состоянии окру"жающей среды, регистрирующие устрой"ства)"инаоборот, с внешних стистемчерез блок 20 связи на переключатель22 сигналы запроса потребителей,например, коды текущего времени, сигналы состояний загрязнения в сосед"них, регионах,и т.п.).Логический переключатель 22 пред"назначен для Формирования сигналовзапроса, поступающих на вход линей"ного блока 17 связи, и команд обра"ботки информации, поступающих на уп"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" 2 и каждого информационного канала 14 - 1 И поступает информация о соответствующих параметрах окружающей среды. Сигнал датцика 2преобразуется 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 ф , образованного на шине 14, то на выходе блока 8 сравнения формируется заО прещающий уровень, который закрывает ключ 5. Если же измеренное значение параметра существенно отлицается от прогнозируемого больше Д), 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- ЭО 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 центральногопункта. По сигналу запроса, поступающему на Формирователь 12 с выхода блока 13, в блоке 15 формируются импульсы опроса каналов и соответст О 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 бло ю ком 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 измеренияЯ 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 осу"ществляет оперативную обработку поступающей информации: расчет средних значений по 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 формируетпрогнозную картину загрязнения, т.е, прогнозируемые значения по каждому измеряемому параметру, которые поступают на блок 20 для выдачи потребителю (с цельюпринятия мер по" предупреждению загрязнения ) и черезблок 21 буферной памяти на третийвход блока 17, далее по каналу 16 свя.зи на третий вход блока 13 с третьего выхода которого на информацион"ный,вход блока 15, откуда сигналыпрогнозирования поступает на соответствующие входы блоков 71- 7 выциИтаНИя ИНФОрнацИОННЫХ КаНаЛОВ 1 и И.Поскольку эти сигналы получены нетолько по результатам статистического наблюдения данного параметра, ас учетом картины загрязнения и метеообстановки региона в целом, то вероятность их соответствия истинным1очень высока, поэтому в последующиемоменты времени будет наблюдатьсячастое совпадение прогнозных и истинных значений ( в пределах допустимой величины (о). Ключ 5 закрыт иинформация с большинства каналов нацентральный пункт не передается. Дляее восполнения в блок 18 в таких случаях поступает предсказанная информация, запоминаемая буферным блоком 21памяти.Одновременно с сигналами прогнозирования на передающую сторону пообратному каналу связи могут передаваться 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,9через блок 20), при различных реакциях на рекомандации, вырабатываемые данной системой, и т.д. Приэтом загрузка обратного канала связи не увеличивается, так как сигна лы запроса.и прогнозирования играют роль квитанций для определения исправности и работоспособности системы, поэтому специальных сигналов контроля работоспособности системы по ф 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 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, первый выход которого соединен через формирователь команд считывания с управляющим 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 инфоряационных ка" налов, выходыкоторых 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 610149, кл. С 03 С 19/12, 1976.2. Авторское свидетельство СССРЮ 746674,кл. О 03 С 25/00 1977. Юско Редакт илиал ППП "Патент",Заказ 7522/75 Тираж 64 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, И, Подписноекомитета СССРи открытийаущская наб., д. 4/5 жгород, ул. Проектная