Створення комп’ютерної системи з автономними інтелектуальними датчиками для контролю оточуючого середовища

Вступ

Відповідно до законів України та Постанов КМ України, на всіх об’єктах, що чинять вплив на оточуюче середовище (ОС), чи підпадають під такий вплив, створюються локальні спостережні мережі.

Досвід експлуатації таких мереж показує, що власники спостережних мереж відчувають значні ускладнення, пов’язані з необхідністю проведення ручних вимірів на територіях до 30 кв.км і більше з високою частотою (відповідно до інструкцій).

З іншого боку, достовірність і надійність таких вимірів невисока за рахунок випадкових і систематичних помилок, пов’язаних із суб’єктивними чинниками (втрати і навмисне чи ненавмисне викривлення інформації).

Всіх цих недоліків позбавлена запропонована “Комп’ютерна система з автономними інтелектуальними датчиками для контролю оточуючого середовища”.

Комп’ютерна система контролю оточуючого середовища забезпечує автоматизований збір і накопичення в комп’ютері інформації, її первинну обробку з представленням результатів у виді традиційних форм звітності.

Структурна схема комп’ютерної системи для контролю ОС (набір і кількість датчиків, місця їх розміщення та частота вимірів) відпрацьовується для окремих об’єктів з урахуванням специфіки їхнього функцінування, розміщення і впливу на навколишнє середовище.

Мета роботи

Створення комп’ютерної системи контролю ОС, що дозволяє накопичувати зібрану за допомогою автономних датчиків інформацію про фізико-хімічні параметри ОС (див. Додаток), зберігати її в автономному режимі з необхідною дискретністю для наступної передачі в пам’ять комп’ютера для обробки і представлення в зручному для аналізу вигляді.

Система включає електронну апаратну частину (датчик, блок реєстрації, запам’ятовуючий пристрій, адаптер зв’язку з комп’ютером) і програмне забезпечення.

Підхід до побудови комп’ютерної системи

Концептуальні особливості комп’ютерної системи включають наступне:

    • Система повинна бути електронною, малогабаритною та розміщуватись у важкодоступних місцях, автономною і зручною в експлуатації;
    • Первинне опрацювання інформації “по місцю”, її накопичення і передача повинна здійснюватися в цифровій формі, а опрацювання результатів вимірів проводитися за допомогою оригінального програмного забезпечення для комп’ютера, спроможного забезпечити накопичення великих масивів даних (вимірів) а також їх наступну візуалізацією.
    • У модулі датчиків, що включає аналого-цифровий перетворювач і твердотільну пам’ять, віддається превага датчикам, що випускаються серійно, пройшли метрологічну атестацию, задовольняють діапазону вимірювання і необхідній точності. Датчики перетворять вимірювані величини в електричні сигнали, які після попереднього опрацювання(посилення, компенсації, лінеарізації і т.п.) перетворяться в цифрову форму(цифровий двоїчний або інший код).
    • Інформація в цифровій формі накопичується в запам’ятовуючему пристрої – енергонезалежній напівпровідниковій пам’яті або в іншому цифровому накопичувачі.
    • Накопичений масив даних за допомогою апаратного інтерфейсу і програмних засобів (драйвера) передається в пам’ять комп’ютера для наступного опрацювання.
    • Електричне живлення автономно працюючого модуля датчиків системи реалізовано на широко поширених і легкодоступних елементах.
    • Керування роботою пристроїв, що працюють у “календарному” режимі, здійснюється за допомогою пристрою синхронізації, що вмикає їх у задані інтервали часу для проведення вимірів, керування і т.п. У якості задатчика часу використовується електронний таймер.

Застосування сучасної елементної бази дозволє виконати систему малогабаритною і надійною.

Спеціальна програма здійснює інтерактивну статистичну обробку результатів екологічних спостережень і видачу результатів обробки у виді графіків на монітор або принтер.

Практична корисність

Практична корисність системи полягає в автоматизації контролю ОС, що дозволяє з високою достовірністю вимірювати і накопичувати інформацію від широкого спектра датчиків і подавати результати в зручному вигляді.

Точність, стабільність, малі габарити, виключення суб’єктивного чинника й автоматизація дозволяють застосувати систему в локальних мережах спостережень за ОС, складовими якого є атмосфера, поверхневі, підземні води, та інше.

Основні етапи роботи – робота виконується в один-два етапи.

Обсяг витрат залежить від складності створюваної системи та термінів її розробки.

Термін виконання робіт від 6-ти до 12-ти місяців.

У основу запропонованих науково-технічних рішень покладені останні досягнення світового приладобудування, електронні компоненти, сенсори, та ін., методи швидкісного перетворення форм інформації.

Створення комп’ютерної системи починається з підготовки Технічних вимог за участі Замовника та Технічного завдання на систему, а закінчується здачею системи “під ключ”.

Додаток

Існує можливість використовувати в автономному режимі датчики на:

Зсуви
Переміщення
Просадки
Рівні води
Вологість
Водонасиченість
Температуру
Тиск
Водневий показник
Метан
Кисень
Двуокис вуглецю, СОx
Автомобільні вихлопні гази
Амоній
Хлор
Водень
Сірководень
Азот, NOx
Озон
SO2
Запахи
Алкоголь
Колір
Полум’я
Вуглеводи
Взвішені частки
Тиск
Швидкість та напрям вітру
Повітряний потік, та інші.