www.optec.ru
Президент и правительство Российской Федерации уделяют большое внимание решению проблем экологии, улучшению экологической обстановки в стране и снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Решение таких вопросов невозможно без соответствующей инструментальной базы.
Cтанции мониторинга загрязнения атмосферы являются важным звеном системы управления воздуха, инструментом, качеством предоставляющим практическую информацию для принятия управленческих решений. Неудивительно, что от уровня оснащения станций мониторинга, их аппаратного и программного обеспечения зависит эффективность системы в целом. Спрос на современное аналитическое оборудование для экологического мониторинга в мире достаточно велик и продолжает нарастать, несмотря на наметившийся в последние годы экономический спад.
Российский рынок аналитического оборудования и систем на их основе сегодня представлен несколькими производителями и компаниями-интеграторами. Российское приборостроительное предприятие «ОПТЭК» является одним из лидеров крупнейших производителей отечественных средств измерений, предназначенных для решения задач атмосферного мониторинга.
В конце 1990-х годов, в связи с началом создания национальной Российской системы управления качеством воздуха, на предприятии «ОПТЭК» была разработана и успешно реализована концепция автоматических станций контроля качества атмосферы «СКАТ», предусматривающая комплексное решение проблемы мониторинга, включая аппаратное и программное обеспечение. Были решены вопросы метрологического обеспечения, сбора, обработки, сохранения и передачи данных пользователю в необходимом формате. Станция «СКАТ» предназначена для:
- непрерывного автоматического измерения концентрации основных атмосферных загрязнителей: озона (О3 ), оксида углерода (СО), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2 ), диоксида серы (SO2 ), сероводорода (H2 S), аммиака (NH3 ), диоксида углерода (CO2 ), суммы углеводородов (CHх ) в пересчете на метан, метана (СН4 ), суммы углеводородов за вычетом метана, аэрозольных частиц (пыли) в атмосферном воздухе;
- сбора, регистрации, обработки, визуализации и хранения полученных данных;
- передачи накопленной информации по запросу на внешний удаленный компьютер по проводным и беспроводным каналам связи (телефонные, GSM-каналы, LAN и Интернет).
Основу станции составляют разработанные на предприятии отечественные автоматические газоанализаторы, сертифицированные установленном порядке в Государственным комитетом по техническому регулированию России и стран СНГ. Всё выпускаемое оборудование имеет положительное заключение экспертизы главного методического центра Росгидромет – Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова – и допущены к применению во всех климатических поясах РФ.
Все выпускаемые АО «ОПТЭК» автоматические анализаторы позволяют круглогодично получать непрерывные, достоверные ряды значений контролируемых параметров, что является одним из основных требуемых критериев для систем мониторинга. Газоанализаторы референтного типа построены на основе классических методов анализа: газофазной резонансной хемилюминесценции, флуоресценции, оптического ультрафиолетового и инфракрасного поглощения. Газоанализаторы эквивалентного типа, построенные по технологии гетерогенной хемилюминесценции, также нашли широкое применение в производстве станций атмосферного мониторинга. Причем такие приборы, по сравнению со стандартизованными методами, зачастую имеют такие превосходящие эксплуатационные параметры, как селективность, чувствительность и надежность, что было отмечено в период международных сличений средств измерений. Характерной особенностью анализаторов атмосферного мониторинга является наличие встроенной памяти с возможностью генерации отчетов в формате ТЗА-4.
Функция сбора, обработки и хранения информации на станциях «СКАТ» осуществляется в т. ч. с помощью программно-аппаратного комплекса ПАК-8816, разработанного специально для решения задач мониторинга. Передача результатов измерения в центр приема информации может быть осуществлена любым из доступных способов: по телефонным линиям, через сотовую связь, локальную сеть и др.
Современная базовая версия ПАК-8816, в т. ч. ПО «СКАТ», разработанное и внесенное в реестр программного обеспечения Российской Федерации в 2022 году, суммирует опыт, накопленный в этой области за все предыдущие годы. ПО «СКАТ» и ПАК-8816 – национальная российская разработка, пришедшая на смену менее надежному импортному аналогу, ранее применявшемуся в составе станций атмосферного мониторинга. К преимуществам ПАК-8816 и ПО «СКАТ» относятся:
- Возможность гибкого использования различных сочетаний каналов связи (проводные и беспроводные). • ПО «СКАТ» и ПАК-8816 основаны и используют промышленные стандарты OPC, RS-232, RS-485 (Modbus).
- Поддержка одновременной работы большого числа пользователей. Система сбора данных может масштабироваться до 247 устройств, протяженность сети RS-485 достигает 1200 м (с применением повторителей может быть еще более увеличена).
- Обработка и представление данных одновременно от нескольких автономных регистраторов данных (Data Loggers).
- Возможность оперативной удаленной диагностики работы средств находящихся в составе станций. измерений,
- Универсальность. Система сбора данных (в зависимости от используемых модулей) способна снимать показания с различных типов датчиков (аналоговые выходы по току и напряжению, термопары, терморезисторы и пр.) в любых комбинациях.
- Пользовательский web-интерфейс позволяет просматривать данные, не прибегая к установке дополнительного ПО (программного обеспечения) на рабочем терминале, в качестве которых могут применяться как стандартные РС, так и мобильные платформы (типа Android).
- Графическое представление данных: двух- и трехмерные графики, роза ветров, роза концентраций (см. рис. 1).
- Формирование отчетов и их экспорт в форматы Microsoft Excel, HTML, PNG.
- Реализован механизм оперативного оповещения оператора об аварийных ситуациях.
- Специальный программный модуль в составе ПО позволяет строить розу концентраций в точке расположения станции атмосферного мониторинга, что обеспечивает сканирование приземного слоя атмосферы с целью выявления зоны возможного источника загрязнения. Копия экрана с розой концентраций показана на рис. 2.
Станция атмосферного мониторинга оборудована метеокомплексом с датчиками давления и влажности воздуха, температуры, уровня осадков, направления и скорости ветра. Следует отметить, что для решения задач атмосферного мониторинга важнейшим каналом метеорологической информации является измерение направления и скорости ветра, что позволяет в текущем режиме не только получать оперативную информацию, но и смоделировать процессы адвекции примесей атмосферного воздуха в краткосрочном прогнозе. Применение сервера объединения и хранения данных со специализированным ПО «СКАТ» позволяет построить, а в дальнейшем и масштабировать систему станций атмосферного мониторинга воздуха.
ПО «СКАТ» имеет простой и интуитивно понятный интерфейс, не требующий специального обучения удаленного пользователя. Предприятие «ОПТЭК» организовало и обеспечивает на своем сайте www.optec.ru свободный демонстрационный онлайн-доступ к серверу существующей негосударственной сети станций мониторинга в Санкт-Петербурге и Ленинградской области. Имея свой отдельный IP-адрес, станция или система станций по установленному паролю могут быть постоянно доступны потребителю в Сети через интернет-соединение. Полученные данные можно просмотреть в табличном или графическом виде, в т. ч. в специализированном формате ТЗА-4 (рис. 3). Каждый факт превышения установленных граничных значений отражается в виде всплывающих сообщений и сохраняется в отдельном файле.
Измерительные станции «СКАТ» могут быть развернуты на базе стационарных павильонов, передвижных лабораторий, всепогодных шкафов, транспортируемых трейлеров, экологических катеров и др. средств передвижения, оборудованных сплит-системами и источниками бесперебойного питания, стойками для размещения оборудования, рабочим местом оператора. Все перечисленные варианты уже нашли свое практическое применение. В стационарных павильонах дополнительно устанавливаются охранная и пожарная, а также другие требуемые типы сигнализации.
Приказ Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды №156 от 31.10.2000 г. сформулировал подлежащие определению критерии экстремального высокого и высокого загрязнения окружающей природной среды (в части атмосферного воздуха). В силу своей вариативности станции «СКАТ» могут комплектоваться дополнительными средствами измерения, обеспечивающими контроль и за загрязняющими веществами в атмосферном воздухе при уровне 10, 20…50 ПДК (м.р.) и более (рис. 4).
Предоставление оперативных данных о состоянии окружающей среды особенно важно для своевременного принятия управленческих решений на всех уровнях с целью снижения возможного ущерба природе от действия антропогенных факторов.
Продукция АО «ОПТЭК» (средства измерения, средства градуировки и поверки, специализированные системы пробоотбора, программно-аппаратный комплекс ПАК-8816 и ПО «СКАТ») в совокупности уже более 30 лет позволяет любому пользователю не только иметь надежный апробированный инструмент контроля мониторинга загрязнения атмосферы, но также обеспечить бесперебойную работу всей системы управления качеством воздуха в своем регионе.
