Результат интеллектуальной деятельности: Система контроля выпавших осадков для предупреждения быстроразвивающихся чрезвычайных ситуаций

Изобретение относится к гидрометеорологии и может быть использовано для измерения дождевых атмосферных осадков во времени интенсивности и суммарного количества выпадающих осадков.

Известны устройства для определения интенсивности осадков, реализующие сбор их в специальные емкости и определение объема или массы выпавших осадков в единицу времени. Например, измеритель параметров капель дождя (SU №1793405 кл.G01W 1/14 от 7.02.1993 г)., способ измерения размера капель осадков(SU №146218, кл. G01N 29/02 от 22.02.89 г). Так, измеритель капель дождя (№1793405) включает источник лазерного излучения, зеркала, линзы и фотоприемники. В данном измерителе луч света от источника преломляется зеркалом, фокусируется линзами и пройдя через зону измерения, попадает на фотоприемники. Капли дождя, пролетая через зоны измерения, пересекают луч света и фотоприемники фиксируют тень падающей капли, по которой и определяют размеры капель. К недостаткам известного устройства можно отнести: сложность конструкции и невозможность измерить уровень осадков на единицу площади; возможность помутнения оптики от осадков, сложность измерительных блоков, а также необходимость энергоемкого электропитания.

В известном способе (патент SU №146218 кл. G01N 29/02) для измерения размера капель используется генератор электрических сигналов, который соединен с акустическим излучателем. В данном случае по скорости падения капли оценивают ее размеры, капли при этом проходят через пучок акустических колебаний и фиксируется время. К недостаткам этого способа можно отнести сложность процесса, что затрудняет использование его в отдаленных местах и в особенности в горной местности.

Однако указанные устройства не позволяют оперативно получать данные по интенсивности осадков, недостаточно надежны из-за использования механических и кинематических звеньев, а также малопригодны для дистанционных измерений из-за отсутствия надежных элементов эвакуации осадков.

Наиболее близким к заявленному объекту можно отнести устройство (плювиограф) по патенту RU №2034316, кл. G01W 1/14 от 29.12.1991г. В нем для повышения чувствительности и точности дозирования сливаемой жидкости плювиограф содержит осадкосборную камеру, в которой установлены сифон и узел принудительного слива жидкости. Последний выполнен в виде установленной на оси опрокидывающейся емкости с определенным объемом и с поплавком, закрепленным у днища емкости, и упора. Объем емкости равен приращению уровня жидкости в осадкосборной камере, обеспечивающего заполнение сифона в месте изгиба на 2/3 диаметра трубки. При опрокидывании емкости жидкость из нее переливается в осадкосборную камеру, за счет чего в ней возрастает уровень жидкости и наполняется сифон, который, срабатывая, засасывает жидкость из осадкосборной камеры.

К недостаткам прототипа можно отнести с одной стороны отсутствие термометра для контроля температуры осадков, а с другой стороны, также отсутствие точного измерения количества выпавших осадков, т.к. к днищу емкости и поверхности поплавка могут прилипать частицы капель, что не позволяет точно измерить величину выпавших осадков. При повороте емкости не вся вода выливается в осадочную камеру и кроме этого часть воды остается на стенках, все это влияет на точность измерения выпавших осадков. Поворот опрокидывающееся емкости во многом зависит от величины трения в опорных узлах, что также влияет на точность измерений. Если прошел небольшой дождь, то вода будет находиться в емкости и может испариться, т.е. это никак данное устройство не регистрирует. Регистратор работает только при повороте емкости, когда в осадочной камере наберется определенный уровень воды.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения выпавших осадков в течение установленного времени.

Техническим результатом реализации данного предложения является прогнозирование с высокой точностью развития быстроразвивающихся ЧС, а именно сход горных селевых потоков в результате выпавших осадков.

В статье «Метод фонового прогнозирования селевой опасности на Центральном Кавказе и результаты его апробирования», (Андреев Ю.Б., Сейнова И.Б, Сидорова Т.Л., и др. Сборник тезисов Intern.conf. «Debris-Flow Hazards Mitigtion: Mechanics, Prediction and Asses ment», 2007г, Место издания: Int. Convtion Center China, Chengdu.) авторы приводят формулу (1) и указывают, что для точного прогнозирования схода селей необходимо, чтобы в формуле (1) были точно определены такие параметры как температура, так и количество выпавших осадков за определенное время. Формула (1) имеет вид:

где: x - суточное количество осадков, t - температура воздуха в день с осадками, α₆t - текущая температура за последние 6 суток.

Таким образом, точность измерения выпавших осадков может быть повышена при условии точности измерения температуры и объема осадков в течение 6 суток.

Структурная схема системы контроля выпавших осадков предполагаемого изобретения.

Схема состоит из емкости, к которой прикреплен термометр с устройством для считывания показаний со шкалы термометра и их передачи в запоминающий блок, лазерного измерителя уровня накопившихся в емкости осадков за определенное время с целью точного определения количества выпавших осадков, а также блока памяти и блока обработки данных за определенный период времени (в частности контроля времени в течение 6 суток), и передачи информации в блок ЕДДС (единая дежурная диспетчерская служба).

Таким образом, повышение точности измерений является важной задачей, так как это в конечном итоге повлияет на точность прогнозирования (вероятность) возникновения и схода селевых потоков, которые формируются от выпавших осадков, а именно дождя, что важно в первую очередь для горной местности и что в свою очередь позволит уменьшить риск гибели людей.

Сущность изобретения и принцип работы.

Сущность изобретения объясняется приведенными чертежами, где на фиг. 1 - показана конструкция устройства для реализации предложенной системы контроля, на фиг. 2 - вид сверху устройства, на фиг. 3 - вид по стрелке А фиг. 1 и на фиг. 4 - блок схема системы.

Система контроля включает устройство и схему сбора, обработки и отправки информации. Устройство содержит емкость 1, с загрузочной воронкой 2, крышку в виде решетки 3, в дне 4 емкости 1 выполнено углубление 5 в котором имеется сливное отверстие 6 с клапаном 7. На одной боковой стенке емкости 1 расположен термометр 8 и считывающее устройство 9 лазерного типа, а на противоположной стенке емкости 1 в самой стенкерасположена прозрачная полоса 10, при этом полоса 10 имеет разметки. Напротив прозрачной полосы 10 размещено считывающее лазерное устройство 11.

Схема системы контроля включает блок питания 12, считывающие устройств лазерного типа, регистрирующие уровень осадков (поз. 11) в емкости 1, температуру воздуха (поз. 9) и таймер 13 для определения времени, запоминающее устройство 14 и блок обработки и формирования данных 15 с целью их дальнейшей передачи в блок 16 (ЕДДС-блок единой дежурной диспетчерской службы).

Работа системы контроля выпавших осадков заключается в следующем. Капли дождя через загрузочную воронку 2 проходят решетку 3 и накапливаются в емкости 1. Для исключения разбрызгивания капель попавших на перегородки решетки 3 воронка 2 имеет наклонные борта 17, что также повышает точность учета выпавших осадков. При достижении максимального уровня открывается под действием давления осадков клапан 7 и осадки (вода) из емкости 1 сливается. При этом фиксируется таймером 13 время заполнения емкости 1, достигнутый уровень осадков в емкости и температура воздуха с помощью лазерных считывающих устройств 8 и 11. В исходное положение клапан 7 приводится с помощью пружины (на чертежах позиции пружины и фиксатор клапана не показаны). Полученные данные поступают в запоминающее устройство 14 и далее они направляются в блок обработки и анализа 15, из которого обработанная информация поступает на блок 16 единой дежурной диспетчерской службы (ЕДДС). Питание всех технических средств измерений осуществляется от аккумуляторной батареи - блок 12.

Предложенная система контроля выпавших осадков не требует каких либо специальных технологий для ее внедрения, т.е. она соответствует критерию «промышленной применимости» и обладает повышенной точностью контроля осадков, что позволяет более точно прогнозировать сход лавин. Размещение системы контроля на местности производится в наиболее опасных местах (места схода лавин, населенные пункты).