Возможности контроля техногенных загрязнений воздуха методами лазерного зондирования

МАВЛЮДОВ И.Г., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-ртехн. наук, профессор АГИШЕВ Р.Р.

 

Промышленное производство сопровождается крупномасштабным сырьевым и энергетическим обменом с окружающей средой. Такое взаимодействие зачастую сопровождается загрязнением окружающей среды и негативным воздействием на человека. В химической и нефтехимической отрасли при переработке и сжигании твердого и жидкого сырья многие проблемы вызываются загрязнением окружающего воздуха оксидами серы и азота, бензапирена, формальдегида и фенола.

Создание экологически чистых энерго- и ресурсосберегающих малоотходных технологий обеспечивает рациональное производство, снижение выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду, уменьшение образования отходов производства. Поэтому проведение эффективного экологического мониторинга вокруг химических и нефтехимических производств является одной из важнейших задач по сокращению техногенных загрязнений воздуха и окружающей среды.

При исследованиях состояния атмосферы и контроле ее загрязненности особое место занимают методы бесконтактного дистанционного мониторинга. Они позволяют получать данные с высокой оперативностью и в значительных пространственных масштабах, предоставляют количественную информацию о загрязнениях воздуха и их природе и динамике распространения загрязняющих компонентов. Такому комплексу требований удовлетворяют лидарные методы дистанционного зондирования [1], которые используют рассеяние и поглощение лазерного излучения атмосферными компонентами. Их высокое временное и пространственное разрешение, недоступное для других способов, обусловлено использованием лазеров с малой расходимостью излучения, малой длительностью и высокой частотой повторения зондирующих импульсов. Эхо-сигналы дистанционного мониторинга способны со скоростью света доставить в приемное устройство лидара информацию о распределении параметров исследуемой среды на пути распространения зондирующего луча. При этом оперативность извлечения конечной информации определяется лишь быстродействием средств обработки принятых сигналов.

Спектральный метод дифференциального поглощения предполагает использование широкополосного источника излучения и обработку сигналов на двух длинах волн: в центре линии поглощения исследуемой молекулы и в крыле этой линии. При использовании лидарного метода дифференциального поглощения и рассеяния дифференциальное ослабление двух зондирующих пучков определяется по их сигналам обратного рассеяния [1]. При этом присутствие и концентрацию газов или паров, некоторые из которых могут являться загрязняющими воздух компонентами, определяют по соотношению эхо-сигналов лазерного зондирования на двух сравнительно близких длинах волн, на которых поглощение исследуемой молекулы сильно различается.

Как показывает анализ, дистанционный бесконтактный мониторинг загрязнений воздуха вышеупомянутыми оксидами серы (SO₂) и азота (NO), бензапирена (C₂0H₁₂), формальдегида (CH₂0) и фенола (C₆H₆O) можно проводить при лазерном зондировании в ближнем ИК-диапазоне спектра. Применительно именно к этим молекулам эффективны перестраиваемые полупроводниковые лазерные диоды и модули, работающие в диапазоне длин волн между 1,3 мкм и 3,7 мкм. В качестве приемников лазерных систем контроля в этой спектральной области используют фотодиоды и лавинные фотодиоды с предусилителями, изготовленные на основе различных полупроводниковых материалов: Si, Ge, InGaAs, HgCdTe и др. Последующая алгоритмическая обработка сигналов зондирования позволяет получать достоверную информацию об источниках загрязнений воздуха и местах утечек, их концентрации и динамике распространения во времени и пространстве.

 

Литература

1. Агишев Р.Р. Лидарный мониторинг атмосферы / М.: Физматлит, 2009. – 316 с.

 

УДК 378.162.3

 

СОЗДАНИЕ УЧЕБНОЙ ПЛОЩАДКИ НА КАФЕДРЕ АТПП

ДЛЯ ПОДГОТОВКИ УЧАСТНИКОВ ЧЕМПИОНАТА РАБОЧИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ («WORLDSKILLS»)

 

МАКСЮТОВА А.О., БАЯНОВ А.И., МУХАМЕДЗЯНОВ Ш.Т., КГЭУ,
г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент БОГДАНОВ А.Н

 

Цель данной работы – значительно расширить возможности образовательного процесса на кафедре «Автоматизация технологических процессов и производств», создав учебную площадку по компетенции «Промышленная автоматика» чемпионата рабочих специальностей («WorldSkills»).

Актуальность проекта связана с проведением Международного чемпионата WorldSkills Championship в 2019 году в Казани, а также с необходимостью повышения эффективности наглядного представления будущих профессий студентами и практической деятельности в ВУЗах.

Данная площадка позволяет:

- проводить практические и лабораторные занятия по дисциплинам «Технические измерения и приборы», «Технические средства автоматизации», «Программирование и алгоритмизация», «Проектирование, монтаж, наладка и эксплуатация САУ», развивая практические навыки по проектированию, монтажу и пусконаладке автоматизированных систем, программированию контроллеров с учетом высоких стандартов качества, предъявляемых WorldSkills;

- организовать курсы рабочей специальности;

- готовить участников чемпионата WorldSkills;

- проводить курсы повышения квалификации для профильных предприятий.

Нами разработан учебный конструктор для данной площадки, позволяющий многократно проектировать, собирать и подключать, программировать элементы систем автоматизации помещений и сооружений, на базе контроллеров Schneider Electric Modicon M340.

Основные компоненты конструктора:

- 2 шкафа автоматизации;

- комплект датчиков и исполнительных устройств;

- монтажные конструкции и материалы;

- инструментальный набор;

- учебно-методические материалы;

- необходимые расходные материалы.

Конструктор позволяет смоделировать систему автоматизации процессов управления освещением, отоплением и вентиляцией в помещении.

 

УДК 681.5