Разработка внутренней системы мониторинга окружающей среды с использованием недорогостоящей сенсорной сети Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070

уменьшают, хоть и совсем ненамного, концентрацию кислорода в воздухе, а концентрацию углекислого газа они не уменьшают. Так как же относиться к озону вообще и в свете вышеизложенного в частности? Так вот, необходимо относиться к озону как к высокотоксичному веществу, применение которого безусловно оправдано только в том случае, если он может заменить ещё более токсичное. То есть представляется выбор менее вредного (озонатора) из нескольких вредных. Любое другое применение озона должно быть тщательно рассмотрено, при этом надо учитывать, что многие производители озонаторов толком не знают, что же они изготовили. Поэтому к выбору озонаторов следует подходить внимательно. Список использованной литературы:

1. Оськин С.В. Лабораторный практикум по дисциплине «Автоматизация технологических процессов» Часть 1/С.В. Оськин, С.А. Николаенко, А.П. Волошин, Д.С. Цокур. -Краснодар, РИО КубГАУ, 2013. - 87 с.

2. Николаенко С.А. Учебное пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Автоматика» для студентов по направлению «Агроинженерия»/С.А. Николаенко, Д.С. Цокур,А.П. Волошин. -Краснодар, РИО КубГАУ, 2014. - 99 с.

3. Николаенко С.А. Автоматическая система электроозонирования ульев с пчёлами / Николаенко С.А., Бегдай С.Н. изд.: Орловский государственный аграрный университет, г. Орёл, 2014. - С. 212-214.

4. Автоматизация технологических процессов: учеб. пособие / С.А. Николаенко, Д.С. Цокур, Д.П. Харченко, А.П. Волошин - Краснодар: Изд-во ООО «КРОН», 2016. - 218 с.

5. Николаенко С.А. Автоматизация систем управления / Николаенко С.А., Цокур Д.С., учебное пособие, г. Краснодар, изд. ООО«Крон», 2015г. - 119с.

6. Овсянников Д. А., Николаенко С. А., Волошин А. П., Цокур Д. С. Планирование и обработка результатов исследований-Краснодар.: Кубанский ГАУ, 2014. - 76 с.

© Донсков А.П., Волошин А.П., Волошин С.П., 2018

УДК 004.9

Михалин Е.С. магистрант,

студент 2 курса магистратуры факультета информационных технологий и управления Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М. И. Платова ФГБУ РосИНИВХЦ

г. Новочеркасск, Российская Федерация E-mail: mixalin.2012@mail.ru Лунев М.В. магистрант

студент 2 курса магистратуры факультета информационных технологий и управления Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М. И. Платова

г. Новочеркасск, Российская Федерация E-mail: aikimichael123@gmail.com Проскурин А.В. магистрант студент 2 курса магистратуры факультета информационных технологий и управления Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М. И. Платова

г. Новочеркасск, Российская Федерация E-mail: catoc3000@mail.ru

РАЗРАБОТКА ВНУТРЕННЕЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕДОРОГОСТОЯЩЕЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ

Аннотация

В данной работе представлена разработка и внедрение недорогостоящей сенсорной сетевой системы,

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070

которая может использоваться для контроля важных внутренних параметров при достижении высокого качества окружающей среды в помещении.

Ключевые слова

Внутренняя среда, беспроводная сенсорная сеть, мониторинг окружающей среды.

Введение:

Хорошее качество внутренней среды связано с высоким качеством воздуха в помещении и тепловым комфортом. Качество воздуха в помещении и тепловой комфорт существенно зависят от температуры, относительной влажности, структуры воздушного потока и других параметров в помещении. Чтобы обеспечить качественную внутреннюю среду, необходимо использование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха наряду с комплексными и сложными системами управления. Несмотря на то, что системы управления предназначены для обеспечения требуемого комфорта при минимальном потреблении энергии, многие из этих систем управления не удовлетворяют потребности клиентов, а также способны к уменьшению потребления энергии.

Это связано с тем, что для анализа помещений в зданиях используется слишком упрощенные модели с предположением о смешанных (гомогенном распределении) условиях. На практике в помещениях датчик температуры обычно размещается на стене рядом с дверьми или оборудованием для обогрева или охлаждения и предполагает, что измеренный параметр является репрезентативным для всей комнаты и достаточен для обеспечения хорошего теплового комфорта. Такой дизайн зондирования не будет хорошо работать для оптимального мониторинга и обратной связи для работы динамической системы зданий или достижения оптимальной эффективности, поскольку измеренный параметр демонстрирует локальные колебания в помещении.

Предлагается размещение большего количества датчиков или сенсорной сети в помещении для решения вышеуказанной проблемы и обеспечения более подробного мониторинга. Таким образом, может быть достигнут лучший контроль над соответствующими параметрами и нарушениями системы на нескольких позициях. Тем не менее, профессиональные датчики являются дорогостоящими, отсюда необходимость использования недорогой сенсорной сети.

Было проведено несколько исследований, связанных с использованием сенсорных сетей в городских условиях с акцентом на различные аспекты, такие как программное обеспечение, аппаратное обеспечение и промежуточное программное обеспечение, а также на энергопотребление сенсорной сети. Однако использование нескольких датчиков для повышения эффективности мониторинга по-прежнему остается труднодоступным. В этой статье мы представляем разработку недорогой сенсорной сети, состоящей из датчиков, которые могут быть размещены в нескольких местах в помещении, чтобы помочь контролировать параметры, которые могут помочь в оптимизации.

Разработка системы:

Обзор конструкции системы мониторинга:

В разработанной системе внутреннего контроля используется общая системная архитектура. Основные компоненты включают в себя узлы температурного датчика (цифровой и аналоговый), узел датчика влажности, беспроводной приемопередатчик XBee и экран SD. Все эти узлы управляются микроконтроллером Arduino с использованием протокола данных ZigBee. Записанные данные передаются на ПК для просмотра. Подробное описание компонентов представлено в следующем подразделах.

Аппаратные средства:

В этом подразделе кратко описывается каждый аппаратный компонент, используемый в разработке системы мониторинга.

• Датчики температуры DS18B20

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070

DS18B20 является цифровым температурным датчиком 1-Wire bus 1, который может выводить измерения температуры в диапазоне от 9 бит до 12 бит. Его рабочий диапазон составляет от -55 ° C до + 125 ° C, с точностью ± 0,5 ° C выше диапазона от -10 ° C до + 85 ° C. DS18B20 обычно используется в системах экологического контроля HVAC, системах контроля температуры внутри зданий, оборудования или механизмов, а также системах контроля и управления технологическим процессом [12].

LM35

LM35 представляет собой аналоговый датчик температуры интегральной схемы с выходным напряжением, линейно пропорциональным температуре в градусах Цельсия. LM35 используется с одиночными источниками питания с расходными материалами от 4 до 30 В, поскольку он потребляет всего 60 мкА от источника питания. Датчик имеет очень низкое самонагревание менее 0,1 ° C в неподвижном воздухе и может работать в температурном диапазоне от -55 ° C до + 150 ° C с точностью ± 1 ° C [13].

• Датчик влажности (DHT11)

DHT11 - это базовый недорогостоящий цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостный датчик влажности и термистор для измерения температуры и влажности окружающего воздуха. Он также использует 1-проводную шину (без необходимости использования аналоговых входных контактов), что делает его простым в использовании, но требует тщательного выбора времени для захвата данных. Его точность составляет 5% в диапазоне 20-80% влажности и ± 2 ° C выше 0-50 ° C. Эта точность добавляет существенный недостаток этого датчика в дополнение к тому, что ему также требуется 2 секунды для получения новых данных [14].

• Микроконтроллер Arduino

Arduino Mega представляет собой плату микроконтроллера на базе ATmega1280. Он имеет 54 цифровых входа/выхода (из которых 14 могут использоваться как выходы PWM), 16 аналоговых входов, 4 UART (аппаратные последовательные порты), 16 МГц кварцевый генератор, USB-соединение, разъем питания, заголовок ICSP, и кнопку сброса. Питание для Mega 2560 можно получить с помощью USB-кабеля или с адаптером переменного тока или аккумулятором [15].

• Беспроводной SD-экран

Как следует из названия, экран Arduino Wireless SD выполняет две функции. Прежде всего, этот экран позволяет легко взаимодействовать с модулями трансивера XBee с использованием протокола ZigBee для создания беспроводных сетей. Во-вторых, он оснащен встроенным микро-гнездом SD, который позволяет хранить и получать доступ к большому количеству данных. В этой конкретной экспериментальной настройке функция хранения SD имеет решающее значение, поскольку она обеспечивает возможность сбора и хранения данных для последующего использования.

Вывод:

На начальном этапе приоритет был сделан на энергичную проверку и подтверждение полученных результатов как в контролируемой окружающей среде, так и в реальных испытаниях. Ожидается, что эффективное размещение датчиков и оптимизация существующих систем управления могут сыграть важную роль в минимизации дискомфорта и сокращении потребления энергии.

Список использованной литературы:

1 [12]DS18B20.Доступно:http://www.maximintegrated.com/en/products/DS18B20.html.

2 [13] LM35.Доступно: http: //www .ti.com/product/lm35.

3 [14]DHT11.Доступно:http://www.electronics-lab.com.

4 [15] Ардуино Мега. [В сети]. Доступно: http://members.home.nl/hobbycorner/images/wiz830/mega.

©Михалин Е С., Лунев М.В. Проскурин А.В, 2018