Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Департамент освіти і науки Луганської облдержадміністрації

Луганська обласна мала академія наук учнівської молоді

Стахановська філія

Відділення: комп’ютерних наук Секція: технології програмування

Air analyzer - програмно-апаратний комплекс аналізу запиленості повітря з веб-підтримкою

Роботу виконав: Намоченко Ян Вячеславович, учень 11 класу Стахановського навчально-виховного комплексу №8 Науковий керівник: Булигіна Людмила Вікторівна, вчитель інформатики Стахановської гімназії №7

Луганськ – 2014

ЗМІСТ

ВСТУП 3

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОЗРОБКИ 4

1.1. Методи вимірювання запиленості повітря 4

РОЗДІЛ 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНІЧНИХ СКЛАДОВИХ РОЗРОБКИ 6

2.1. Апаратно-обчислювальна платформа Arduino 6

2.2. Оптичний датчик якості повітря GP2Y1010AU0F 8

2.4. Мова та середовище програмування 9

РОЗДІЛ 3. ОПИС РОБОТИ AIR ANALYZER 11

3.1. Модульна схема розробки 11

3.2. Принцип роботи 11

3.3. Програмна частина 12

ВИСНОВКИ 14

ДОДАТОК А 16

ДОДАТОК Б 19

ВСТУП

Щодня через наші легені проходить більше 15 тисяч літрів повітря. Від того, наскільки він чистий і свіжий, залежить наше самопочуття і здоров'я в цілому. Запиленность повітря - найважливіший екологічний фактор, що супроводжує нас всюди. Пилом вважаються будь-які тверді частки, зважені в повітрі. Нешкідливих видів пилу не існує. Екологічна небезпека пилу для людини визначається їхньою природою і концентрацією в повітрі.

Міське забруднення повітря становить значну загрозу довкіллю та здоров'ю мільйонів людей. У найближчі роки міста повинні будуть поліпшити свої можливості з моніторингу та контролю якості повітря для зниження ризиків, які несе забруднення повітря.

Мета проекту:

розробка програмно-апаратного комплексу системи моніторингу повітря для відслідковування забрудненості на основі даних з датчиків запиленості, температури та вологості з публікацією результатів в он-лайновому режимі на веб-сайті.

Завдання проекту:

• Проаналізувати методики діагностики якості повітря

• провести огляд аналогів серед пристроїв, що проводять діагностику запиленості повітря

• розробити та зібрати недорогий мобільний пристрій для аналізу чистоти повітря

Розділ 1. Теоретичні основи розробки

1. Методи вимірювання запиленості повітря

Моніторинг якості повітря означає систематичне вимірювання кількості забруднюючих речовин в атмосфері з метою оцінки рівня впливу цих речовин на чутливі об'єкти (наприклад, людей, тварин, рослини і твори мистецтва) на підставі нормативів і вказівок, виведених з спостережуваних наслідків, а також / або з метою встановлення джерела забруднення повітря .

На концентрації забруднюючих речовин в атмосфері впливають зміни емісії шкідливих речовин у просторі та часі і динаміка їх розсіювання в повітрі. Внаслідок цього відзначаються денні та річні коливання концентрацій. Всі ці різні варіації якості повітря (висловлюючись мовою статистики, популяцію станів якості повітря) практично неможливо визначити за допомогою якогось уніфікованого методу. Таким чином, вимірювання концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері - це завжди проби за методом випадкової вибірки (як у просторі, так і в часі).

Розрізняють методи вимірювання запиленості повітря:

• прямі - методи визначення концентрації пилу в показниках, що збігаються з фізичними властивостями частинок, покладеними в основу виміру її. Прямі Методи вимірювання запиленості повітря у вагових (рахункових) показниках - це методи з отриманням ваги пилу (або числа пилових частинок) в одиниці об'єму повітря безпосереднім зважуванням (або рахунком).

• непрямі - методи отримання показників ступеня запиленості повітря, засновані на використанні якого-небудь властивості пилових частинок, відмінного від того, яке використовується для вираження цього показника. До непрямих методів вимірювання запиленості у вагових або рахункових показниках відносяться деякі оптичні (фотоелектричні) і електричні, а також акустичні, радіоізотопні та ін Оскільки немає внутрішнього зв'язку між вагою (числом частинок) і оптичними, електричними і іншими властивостями пилу, точність непрямих методів залежить від змінної характеристики пилового аерозолю, особливо від мінливості дисперсного і речовинного складу, від стабільності вимірюваних властивостей його (оптичних, електричних та інших).

• В залежності від того, в якому стані знаходяться пилові частинки при визначенні їх ваги або числа (у зваженому або обложеному з повітря), існуючі методи вивчення поділяються на методи з виділенням дисперсної фази (часток пилу) з аерозолю за допомогою фільтрування, седиментації, преципітації та т. д. і методи без виділення дисперсної фази, до яких відносяться електрометричні, частина оптичних та акустичні методи.