CC BY
5УДК 355.7
Кащеев Р.Л., Казаков Н.П., Лопатин Н.В. Kascheev R.L., Kazakov N.P., Lopatin N. V.
Система контроля движения транспортных средств при перевозке твердых
коммунальных отходов
Control system for the movement of vehicles during the transportation of municipal solid waste
Аннотация. В статье предлагается система контроля спецтранспорта по заданному маршруту перевозки твердых коммунальных отходов. Надежность работы системы обеспечивается схемными решениями, защищенными патентами на изобретения. Актуальность определяется тем, что в России катастрофически не хватает мощностей на переработку отходов. В этих условиях отходы отправляются на полигоны для захоронения. При этом неизбежно возникает проблема незаконных свалок. Грузовики с мусором (особенно строительным), сбрасывают его в любой безлюдной местности. Одного кубометра мусора достаточно чтобы 1 гектар леса оказался захламленным.
Abstract. The article proposes a control system for special vehicles along a given route for the transportation of solid municipal waste. The reliability of the system is provided by circuit designs protected by patents for inventions. The relevance is determined by the fact that Russia is sorely lacking capacity for waste processing. Under these conditions, waste is sent to landfills for disposal. This inevitably raises the problem of illegal landfills. Trucks with garbage (especially construction garbage), dump it in any uninhabited area. One cubic meter of garbage is enough for 1 hectare of forest to be littered.
Ключевые слова: твердые коммунальные отходы, специальное транспортное средство, маршрут движения, транспондеры, сложные сигналы с фазовой манипуляцией.
Keywords: municipal solid waste, special vehicle, route of movement, transponders, complex signals with phase shift keying.
Проблема отходов жизнедеятельности человека приобрела глобальные масштабы. По сути, она угрожает будущему человечества. Каждый год на планете образуется более 2 млрд. тонн твердых бытовых отходов, и эта цифра продолжает быстро расти [8]. Особую опасность для природы представляют отходы пластика: они крайне медленно разлагаются естественным путем, загрязняют планету и отравляют все живое [7]. В разных странах по-разному относятся к утилизации отходов: например, в России только начало обновляться законодательство по мусорным вопросам, а в Японии уже давно действует глубокая сортировка, и каждый вид мусора стараются перерабатывать [13].
Переработка мусора не только благоприятно влияет на экологическую ситуацию, но и способствует улучшению экономики страны: ежегодный оборот в этом бизнесе достигает 70
миллиардов евро, а на мусороперерабатывающих предприятиях работают более 250 тыс. человек. Прибыльность таких предприятий продолжает расти, и они никогда не останутся без работы.
Так в Германии на государственном уровне создана масштабная система переработки: до 60-80% мусора перерабатывается с целью получения вторичного сырья или выработки электроэнергии. Более 15% всего сырья, используемого в стране, является вторичным, что позволяет существенно снизить нагрузку на окружающую среду.
Однако даже при такой успешно работающей системе мусорная тема остается не решенной до конца [11]. Проблема заключается в растущем потреблении ресурсов и использованию огромного количества одноразовых предметов из пластика. Например, только за последние 25 лет количество выбрасываемой пластиковой посуды увеличилось в 6 раз, то же самое происходит с другим необязательным мусором. Так же выбрасывается огромное количество органических продуктов (еды), утилизация которых требует отдельных сложных технологических решений.
В России мощностей на переработку отходов катастрофически не хватает. В этих условиях отходы отправляются на полигоны для захоронения.
При этом неизбежно возникает проблема незаконных свалок. Грузовики с мусором (особенно строительным), сбрасывают его в любой безлюдной местности. Одного кубометра мусора достаточно чтобы 1 гектар леса оказался захламленным.
Решение проблемы в этих условиях - транспортировка мусора только специализированными транспортными предприятиями (например, «Спецтранс» в Санкт-Петербурге) и автоматизация контроля [6, 10]. Данное предприятие работает уже много лет строго по регламенту изложенному ниже.
Согласно ст.16 Федерального закона «Об отходах производства и потребления» [1] транспортирование отходов должно осуществляться с соблюдением санитарно-эпидемиологических и экологических требований. Это подразумевает выполнение в обязательном порядке следующих условий:
• наличие паспорта отходов при транспортировании отходов I - IV класса опасности;
• наличие документации для транспортирования и передачи отходов, оформленной в соответствии с правилами перевозки грузов с указанием количества транспортируемых отходов, цели и места назначения их транспортирования.
С введением новой коммунальной услуги - «Обращение с отходами» региональный оператор имеет четкую позицию: не оплачивать услуги перевозчику, если точка забора твердых коммунальных отходов (ТКО) находится не на маршруте региональной схемы.
Данное требование вызвало необходимость осуществлять контроль движения спецтранспорта по заданному маршруту, т.е. его прохождение через контрольные пункты.
На сегодняшний день известен ряд систем, позволяющих решать данную задачу. Однако основной недостаток этих систем - неустойчивая работа приемо-передающих каналов в условия организованных и непреднамеренных помех, характерных для крупных мегаполисов.
Предлагается схемное решение указанной проблемы путем расширения функциональных возможностей известных аналогов [2, 3, 12].
Устройство, реализующее данное решение, содержит аппаратуру, установленную на каждом контрольном пункте, и транспондеры, размещенные на специальных транспортных средствах, перевозящих ТКО.
Аппаратура, установленная на каждом контрольном пунктах (рис.1), содержит сканер 1, первый 2 и второй 30 блоки управления, первый 3 и второй 5 синтезаторы частот первого и второго радиодиапазонов, первый 4 и второй 6 синтезаторы частот первого и второго
ультразвуковых диапазонов, сумматор 7, дуплексер 8, приемопередающую антенну 9, усилитель 10 мощности, таймер 29, приемники 11.1 и 32.к излучения, блоки 12.1 и 33.к декодирования (1=1,2,...., и, к=1,2,...,р) интерфейс 13, цифровую вычислительную машину 14, блок 15 отображения информации, сетевые каналы 17 систем информации и блок 31 отображения нарушения графика и маршрута движения спецтранспорта.
Рис.1. Структурная схема аппаратуры, установленной на контрольном пункте
Транспондер, установленный на каждом спецтранспорте, содержит пьезокристалл 34.1 микрополосковую приемопередающую антенну 35.1, гребенчатую систему электродов 36.1, 37.1, 40.1 и 41.1, шины 38.1, 39.1, 42.1 и 43.1, набор отражателей 44.1 (у=1,2,.,1) (Рис .2).
Рис.2 Функциональная схема транспондеров, на спецтранспорте
Для осуществления контроля за движением спецтранспорта, контрольные пункты размещаются вдоль маршрутов региональной схемы оператора, на самом транспорте размещают транспондеры, в качестве которых также используют пьезокристалл с нанесенным на его поверхность двумя алюминиевыми тонкопленочными встречно-штыревыми преобразователями, структура которых соответствует типу спецтранспорта и номеру его маршрута движения. При обработке сложных сигналов с фазовой манипуляцией выделяют коды, соответствующие типу спецтранспорта и номера его маршрута движения, сравнивают время и коды, принятые на контрольных пунктах, с установленным маршрутом движения и по результатам сравнения судят о следовании по маршруту.
Дополнительно в эту схему при необходимости можно включить элементы контроля внутренних параметров собранных отходов, для определения степени заполнения и качественного определения фракционного состава [9, 14, 16].
Таким образом, предполагаемые технические решения по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение эффективности идентификации специальных транспортных средств при прохождении ими контрольных пунктов. Это достигается использованием пассивных транспондеров, устанавливаемых на транспортных средствах, размещением сканеров на контрольных пунктах, а также использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Данные сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.
Основной особенностью пассивных транспондеров является малые габариты и отсутствие источников питания, а также устойчивость к тепловым и механическим воздействиям.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную
излучающую мощность. Вследствие этого сложный ФМН-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМН-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.
Структурная скрытность сложных ФМН-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМН-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.
В заключении хочется отметить, что эти чисто гражданские технологии находят применение и в военном деле. И работы в этом направлении также идут [4, 5, 16].
Список литературы:
1. Федеральный закон от 24.06.1998 N 89-ФЗ (ред. от 02.07.2021) "Об отходах производства и потребления".
2. Кащеев Р.Л. Устройство контроля параметров движения спецтранспорта, транспортирующего ТКО (черный ящик). Заявка на изобретение.
3. Дикарев В.И., Коновалов В.Б., Казаков Н.П., Березин Б.В., Королев Е.А. Устройство контроля параметров движения транспортных средств (черный ящик). Патент на изобретение РФ № 2656872, 2018.
4. Дикарев В.И., Коновалов В.Б., Казаков Н.П., Гринько Н.А. Система радиочастотной идентификации на объектах военного назначения. Патент на изобретение РФ № 2624556, 2017.
5. Булгаков Д.В., Дикарев В.И., Коновалов В.Б., Березин Б.В., Казаков Н.П., Топоров А.В., Смуров А.М. Радиочастотная идентификация в военном деле, гражданской техносфере и системах безопасности человека. Монография. - МО, СПб, 2018.
6. Саркисов С.В., Путилин П.А., Бабенков А.В., Вакуненков В.А. Применение цифровых технологий в системе эксплуатационного содержания и обеспечения коммунальными услугами воинских частей и организаций Министерства обороны Российской Федерации // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2020. № S8 (9). С. 20-26.
7. Pivovarova I.I., Terekhin R.D., Sarkisov S.V., Sorokin A.A., Musatov V.I. Software implementation of fuzzy logic algorithms for environmental risk assessment // Journal of Physics: Conference Series (ICMSIT-2020). - 2020. - Vol. 1515. P. 022091. DOI: 10.1088/17426596/1515/2/022091
8. Саркисов С В. Экология: учебник. - СПб.: ВИ(ИТ) ВА МТО, 2015, - 360 с.
9. Коновалов В.Б., Лопатин Н.В., Саркисов С.В., Эль-Салим С.З. Запах, как интегральный признак состояния окружающей среды // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2021. № 5 (17).- С. 9-24.
10. Bondarev A.V., Sarkisov S.V., Pivovarova I.I., Bolbyshev E.V., Korpusov A.N. Modeling an automated management system of technological processes in public energetics // I International Conference "ASEDU-I 2020: Advances in Science, Engineering and Digital Education" -2020. - Vol. 1691. P. 012002. DOI: 10.1088/1742-6596/1691/1/012002
11. Коновалов В.Б., Зенкевич М.Ю., Кащеев Р.Л., Новиков Р.С., Прокофьев В.Е., Саркисов С.В., Янович К.В. Инновационные решения реабилитации природной среды в различных природно-климатических условиях на объектах военной инфраструктуры.
Особенности очистки нефтезагрязненных территорий в арктической зоне Российской Федерации: монография. - СПб: Изд-во ООО «Р-КОПИ». 2020. 232 с.
12. Коновалов В.Б., Саркисов С.В., Вакуненков В.А., Смелик А.А. Совместная работа Военного института (инженерно-технического) ВА МТО и Военного инновационного технополиса ЭРА // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2020. № 9 (10).- С. 922.
13. Кащеев Р.Л., Зенкевич М.Ю., Саркисов С.В., Янович К.В. Оценка военно-экономической эффективности функционирования комплекса сортировки твердых коммунальных отходов // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2020. № 9 (10).-С. 251-264.
14. Коновалов В.Б., Саркисов С.В., Лопатин Н.В., Эль-Салим С.З. Контроль биоактивных веществ в точках сбора твердых коммунальных отходов // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2021. № S4 (16).- С. 18-29.
15. Кащеев Р.Л., Лопатин Н.В., Саркисов С.В., Эль-Салим С.З. Обзор и выбор методов аналитического контроля для оценивания экологического давления (опасности) твердых коммунальных отходов на окружающую среду // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2021. № S4 (16).- С. 30-40.
16. Топоров А.В., Коновалов В.Б., Саркисов С.В. Результаты апробации в сирийской арабской республике средств непрерывного контроля качества окружающей природной среды // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. - СПб, НПО «Спецматериалы», 2021. - №3(118). - С. 173-183.
