Давыденко Егор
Краснодарский край, г. Геленджик
МАУ ДО «Центр дополнительного образования «Эрудит», 10 класс
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ АНАЛИЗА ВОДЫ В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
3
Научный руководитель: Омелаев Сергей Дмитриевич, Краснодарский край, г. Геленджик, МАУ ДО «Центр дополнительного образования «Эрудит», педагог дополнительного образования
1
Ит
Егор Давыденко
31
Ит
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ АНАЛИЗА ВОДЫ В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
Постановка проблемы
Город Геленджик является одним из самых притягательных курортов России .Актуальной проблемой здесь является дефицит питьевой воды. В летний период население города многократно возрастает из за большого потока отдыхающих и изначально рассчитанного при строительстве водопровода объема воды уже не хватает. Существует и проблема износа водопровода. Единственный водопровод в городе-Троицкий, и его износ превышает 80%. На данный момент власти города в поймах рек Геленджика занимаются изысканием новых месторождений пресной воды. Для контроля состава воды требуется сложный химический анализ в лаборатории, однако такой анализ невозможно проводить часто и своевременно.
Цель проекта
Разработка устройства для автоматического получениях общих сведений о качестве воды
Гипотеза
Разработка автоматического устройства, для мониторинга общего качества воды, позволит своевременно отслеживать изменение ее состава
Задачи
  1. Изучить имеющиеся аналоги автоматического анализа воды;
  2. Разработать собственное устройство;
  3. Провести экспериментальный сбор данных;
  4. Создать информационную систему для сбора и обработки данных.
Измеряемые параметры
  1. Температура;
  2. Проводимость TDS
  3. Мутность
  4. Кислотность PH
Разработанное нами Устройство создано на базе микроконтроллера, задача которого собирать и обрабатывать данные, полученные с датчиков. После обработки данные отправляются по радиоканалу на базовую станцию, а в последствии на компьютер или смартфон. Также данные дублируются и записываются во внешнюю флэш-память. Это нужно для того, чтобы сохранить данные в случае повреждения при передаче или отсутствии связи. В таком случае при следующей удачной связи можно будет скачать все данные.

Для анализа воды в источниках, удаленных от электрической сети, устройство предполагает наличие солнечной панели для автономной работы В среднем панель размерами 30*30 способна выдать более 3Вт электроэнергии. При использовании нескольких элементов этой энергии хватит для зарядки аккумуляторов в дневное время и на поддержание работы всей системы, в том числе и в ночное время.

Для индикации режима работы используются яркие светодиоды: это нужно, во-первых, для видимости функционирования, а, во-вторых, для понимания во время отладки установлена ли связь, работают ли все датчики.

Наше устройство спроектировано на базе микроконтроллера Atmega 328 с обвязкой для работы с Arduino. Данная плата имеет всю требуемую периферию для подключения нужных датчиков, передатчиков и исполнительных устройств. Также данный микроконтроллер может работать в режиме энергосбережения. Это позволяет настраивать сканирование датчиков и отправку данных в определенное время, а в остальное уходить в режим ожидания («засыпать») и экономить заряд.

Для радиосвязи мы применили модули NRF24L01.
Для определения местоположения используется модуль GPS 6-NEO.
Для автономной работы используются Li-ion аккумуляторы 18650. Двух банок емкостью 3400 мАч с режимом сна хватит на месяц работы
Для измерения температуры воды используется датчик ds18b20. Он имеет диапазон измерений от -55°C до +125°C, с погрешностью ±0,5°C. Подключение датчика происходит через интерфейс 1 Wire.
Для определения ph используется датчик кислотности.
Для синхронизации полученных данных с реальным временем, используются время полученное с GPS. Данный модуль позволяет вести точный отсчет времени не зависимо от микроконтроллера.

Также дополнительно нами установлен датчик температуры и влажности воздуха
Все датчики, которым требуется контакт с водой подключаются к плате разъёмами, и выносятся в отдельную часть. А остальная электроника располагается выше уровня воды.
Данные, полученные с датчиков, сохраняются на sd карте подключенной через spi интерфейс. За работу с файловой системой отвечает библиотека SD.h. Она позволяет записывать данные в текстовые файлы. С помощью нее мы создаем и заполняем наш файл данными с датчиков при этом форматируя текст в формате поддерживаемом Microsoft exсel. Это позволяет в удобном виде обрабатывать полученные значения и выводить данные в виде графиков и диаграмм.

Устройство сейчас тестируется в г. Геленджике. Решается вопрос об его установке в нескольких источниках воды для сбора данных. Данные должысобираться и обрабатываться с помощью компьютера в формате excel.

В моем предыдущем проекте «Техногенная карта города-курота Геленджик» был создан специальный сайт, который поддерживал загрузку собранных данных в формате excel и размещал общие сведения о них на карте города. Для сбора данных с устройства предполагается использовать эту же информационную систему .

Таким Образом Основная идея данного проекта — Осуществление сбора сведений о состояние источниках питьевой воды и загрузка их на единый сервер, где жители города курорта и отдыхающие смогут лично наблюдать за экологическим состоянием как самого города-курорта Геленджик, так и его источников воды и морской среды. Для административных служб города этот проект позволит оперативно принимать решения по устранению экологических проблем.

Предоставленный нами проект является продолжением и составной частью разрабатываемого нами проекта "Карта угроз города-курорта Геленджик"
Заключение
В данной работе был разработан прибор, который позволит выявлять различные факторы загрязнения воды. Основной его задачей является своевременное выявление резкого изменения параметров для последующего проведения более точного химического анализа воды. Для его разработки были изучены современные решения, однако они имеют высокую стоимость использования. Спроектированный нами прибор имеет более простой набор датчиков, что позволит за счёт своей более низкой стоимости одновременно проводить мониторинг большого количества районов. Данные, полученные с этих устройств, размещённых в разных точках источниках воды, позволят составить карту состояния, а также вовремя реагировать на техногенные загрязнения.
Видео о проекте
Расписание работы автора проекта
13 апреля, ср
Диалог с экспертами
Ответы на вопросы
14:00
14:20

15:35 - 15:45

Курганова Ю.А.
Змиевской Г.Н.
13 апреля, ср
14:40
15:00
15:20
Чирский С.П.
Поздняков Т.Д.
Шубин А.Н.

Задайте вопрос автору проекта
Обязанность отвечать на заданные вопросы остается полностью на участнике. Организаторы форума не несут ответственности за сроки получения ответа.
Заполняя данную форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.
Пообщайтесь с автором в режиме реального времени
Вы можете посмотреть диалог с экспертом и задать вопросы автору в форме вебинара.
Расписание сессий приведено выше