Аппаратное обеспечение системы для экологической диагностики загрязнения атмосферного воздуха

Введение. Показана существующая научно-техническая проблема, заключающаяся в том, что, с одной стороны, в соответствии с законодательством и международными обязательствами (например, а рамках Орхусской конвенции) население может запрашивать данные об актуальном состоянии окружающей среды, а с другой – существующие на сегодняшний день системы мониторинга не в состоянии своевременно обеспечить их предоставление. Приведены результаты исследований по выбору и обоснованию датчиков загрязненности атмосферного воздуха, давления, температуры и влажности.
Цель работы. Главная цель проведения описанных исследований – разработка аппаратного обеспечения экологического мониторинга загрязненности атмосферного воздуха и его апробация при выборе оптимального безопасного маршрута движения людей.
Материалы и методы. Для передачи данных выбран модуль беспроводной связи GSM; для определения местоположения – GPRS. Аппаратное обеспечение системы строится на базе микрокомпьютера Arduino Nano, к которому подключаются указанные датчики. Исследования проведены в г. Минске (Республика Беларусь).
Результаты. Разработанное аппаратное обеспечение объединило датчики загрязнения воздуха, влажности, температуры с модулями GSM и GPRS на базе микрокомпьютера, что позволило использовать его как стационарно, так и с беспилотным летательным аппаратом (дроном) и осуществлять мобильный мониторинг. Передаваемые прибором данные обрабатываются с целью построения карт загрязненности атмосферного воздуха. Для этого на карту наносятся наборы точек, полученные интерполяцией по методу линейных усреднений соседних значений. Значения загрязнения отображаются на карте цветовым кодированием.
Заключение. Получаемые таким образом карты могут использоваться, например, для выбора оптимального маршрута движения людей в городе с точки зрения минимизации неблагоприятного воздействия загрязнения на здоровье населения и в чрезвычайных ситуациях техногенных аварий. На момент создания предложенное решение не имеет аналогов.

1. Air Pollution in World: Real-time Air Quality Index Visual Map. URL: https://aqicn.org/map/world (дата обращения 19.02.2018)

2. Национальная система мониторинга окружающей среды Республики Беларусь: результаты и перспективы / В. И. Ключенович, М. Г. Герменчук, А. В. Бобко, М. А. Ересько, С. И. Кузьмин. Минск: "Бел НИЦ «Экология»", 2013. 36 с.

3. Афанасьев Д. С., Бардакова Е. А., Быстряков Д. С. Аналитический обзор датчиков летучих веществ для интернета вещей // Информационные технологии и телекоммуникации. 2016. Т. 4, № 4. С. 1–12.

4. Датчики газов. URL: http://gas-sensor.ru/ (дата обращения 19.02.2018)

5. Газовые датчики и сенсоры. URL: http://www.gassensor.ru/ru/sensors (дата обращения 19.02.2018)

6. Arduino Nano. URL: http://arduino.ru/Hardware/ArduinoBoardNano (дата обращения 19.02.2018)

7. Радиационно-экологический мониторинг / Государственное учреждение "Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды" Минприроды Республики Беларусь. URL: http://rad.org.by/ (дата обращения 23.03.2018)

8. Быстряков Д. С., Ипатов О. С., Колбанев М. О. Система аромобезопасности // Технологии информационно-экономической безопасности: сб. ст. СПб.: Изд-во СПбГЭУ, 2016. С. 31–36.

9. Рыбак В. А., Рябычина О. П. Обзор методов и средств мониторинга загрязнения атмосферного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер. Естественные и технические науки. 2018. № 4. С. 76–83.

10. Пат. BY 12070 U. МПК G01W 1/02 (2006.01). Погодная станция для мониторинга состояния автомобильных дорог: пат. на полезную модель / О. П. Рябычина, В. А. Рыбак, Амро Рабиа; опубл. 31.08.2019.