Экологические датчики параметров окружающей среды

Экологические датчики параметров окружающей среды

KED2b tDNVCa8ROrIe8WT ARmPD4UIpB

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

RNWAe61Hqq3ihhcIRq Ml24o2jkqH3jn

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

qqdpOHTwk9WAIHUYCsRwQ3MthtqhNneZ

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

HF6oG iulL 6ZbVu657ww2r752OulH7

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

5hhhAwME ObNEcbKHOgEYid 2iK3I7fI

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

Добавить в закладки

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

Подпишитесь на нашу рассылку и получайте новости о последних проектах, мероприятиях и материалах ПостНауки

Источник

IoT и проблемы экологии

Экосистема нашей планеты состоит из множества переплетенных и постоянно взаимодействующих между собой сложных сетей. Глобальное изменение климата вынуждает человечество искать способы контроля за трансформацией окружающей среды, чтобы заранее распознать экориски, и по возможности, минимизировать их последствия. Одним из них является набирающая популярность концепция Интернета вещей — соединенные в глобальную сеть «умные устройства» позволяющие осуществлять как мониторинг и анализ состояния экосистемы в целом, так и решать конкретные задачи по устранению негативного воздействия на нее человека.

image loader

«Умный» мониторинг планеты

Количество населения Земли продолжает постоянно расти и необходимость рационального пользования природными ресурсами становиться все более злободневной. Не менее глобальной проблемой являются и климатические изменения, связанные как с использованием традиционных ископаемых источников энергии, так и последствиями жизнедеятельности человека.

Беспроводные технологии Интернета вещей (Internet of Things, IoT) уже сегодня позволяют с помощью различных датчиков прогнозировать изменения климата и анализировать экологическое состояние практически любого региона Земли. Немало их уже приспособлены и к процессам управления устранением негативного воздействия на природу в местах большой концентрации людей, в частности, в крупных и средних городах.

Возможность получать непрерывный поток данных позволяет принимать необходимые меры и избегать многих угроз, связанных с аномалиями в окружающей среде. Среди известных возможностей «умных» устройств — мониторинг метеоусловий, сейсмической опасности, состояния атмосферы и воды. Это хоть и важные, но далеко не все сферы применения IT-технологий в природоохранной области. Сегодня активно разрабатываются и проходят апробацию новые продукты на базе IoT-систем, направленные на решение экологических проблем. Их массовое внедрение тормозится определенными техническими проблемами, например, различными протоколами работы устройств, несовершенством беспроводной инфраструктуры, но все они находятся на стадии решения и в ближайшей перспективе будут сняты.

image loader

Экологическая защита предполагает различные виды решений, и концепции IoT подсилу большинство из них. Но многие экологические проблемы так сложны, что их разрешение требует времени на осмысление и разработку способа нейтрализации. Сбор необходимых данных является первой ступенью на этом пути, поэтому сегодня миллионы «умных» устройств, соединенных в единую сеть, отслеживают воздействие на окружающую среду продуктов переработки добытых ископаемых в энергию, отходов жизнедеятельности человека, состояние лесов, рек, морей и других экосистем.

IoT сегодня: в воздухе, лесу и воде

Особой популярностью в последние годы пользуются персональные экологические датчики и мобильные приложения для снятия с них данных. Спектр их возможностей достаточно широкий: от измерения параметров окружающей среды (качество воздуха, температура, влажность, содержание углекислого газа) до уровня радиации. Есть и такие, с помощью которых можно проверять количество нитратов в продуктах. Небольшой размер и работа через модули Wi-Fi, Bluetooth и GPS позволяет мониторить окружающую среду по технологии краудсорсинга, что намного увеличивает степень точности получаемых данных. При этом с помощью персональных сенсоров есть возможность менять способы получения информации и ее обработки. Принимать данные от сенсоров и датчиков можно как на ПК, так и смартфон.

image loader

В качестве примера «умных» устройств для мониторинга окружающей среды, уже зарекомендовавших себя и ставших популярными у пользователей, можно привести датчик Air Quality Egg, предназначенный для проверки качества воздуха, непосредственно окружающего своего пользователя. Собранная всеми подключенными к сети «яйцами» информация отображается на специальном сайте в реальном времени и позволяет оценивать уровень загрязнения воздуха как непосредственно в доме или офисе пользователя, так и в городе в целом. Этот датчик используется как в Америке, так и в Европе, и постепенно проникает и в развивающиеся страны. Неплохо показали себя похожие устройства, такие как Speck, Sensordrone, iGeigie и другие.

А вот для защиты леса разработан специальный датчик Invisible Tracck, который размещается на отобранных в случайном порядке деревьях и предназначен для контроля незаконной добычи древесины. Если дерево, срубленное браконьерами, оказывается в зоне действия ближайшей вышки беспроводной связи, сигнал с датчика поступает в мониторинговый центр, ну а дальше уже вступают в работу правоохранительные органы. Такой датчик снабжен аккумулятором и способен работать в автономном режиме около года. Применение Invisible Tracck помогло сохранить значительные площади амазонских джунглей, которые считаются «легкими планеты».

image loader

Оснащенные датчиками буйки собирают данные о биохимическом состоянии Большого Барьерного рифа, расположенного вдоль Австралийского континента. Объявленное ЮНЕСКО объектом всемирным наследия, это коралловое образование стало экосистемой для огромного количества живых организмов и существенно влияет на общее состояние окружающей среды региона. Полученные от датчиков данные используются австралийскими природоохранными организациями для анализа степени повреждения коралловых рифов, движения рыб и биосостояния населяющих их различных микроорганизмов.

Бичом современных городов является мусор. Для решения этой проблемы несколько лет назад были придуманы «умные» контейнеры, получившие название Bigbelly. Оснащенный датчиком, работающим на солнечном аккумуляторе, контейнер контролирует его заполнение и передает через беспроводную связь соответствующим службам города. Собранная от Bigbelly информация позволяет им планировать уборку мусора и оперативно очищать от него контейнеры.

image loader

Используя IoT, многие страны пытаются сделать инфраструктуру своих городов не только надежней, но и экологически безопасней. То же уличное освещение «поставляет» в атмосферу около 6% углекислого газа. Некоторые страны пытаются уменьшить долю его выброса путем совершенствования систем электроосвещения. К примеру, Дания, стремящаяся к 2025 году свести до нуля выделение углекислого газа, устанавливает на улицах Копенгагена «умные» уличные фонари. При помощи датчиков они отслеживают наполненность определенного участка улицы автомобилями или людьми, погодные условия, и на основании этих данных регулируют яркость освещения, и соответственно уровня выброса углекислого газа.

Социализация экомониторинга

В целом, развитие IoT должно оказать позитивное влияние на экологическое состояние планеты. Огромный, и еще не используемый на полную мощность потенциал IoT-технологии способен дать человечеству новые решения экологических проблем. И сегодня в мире реализовано немало проектов, в основе которых лежит отслеживание состояния окружающей среды с помощью «умных» устройств, могущих предотвращать техногенные катастрофы или стихийные бедствия.

image loader

Но все же, датчики, собирающие данные с различных объектов и территорий для центров мониторинга экологических служб, не могут обеспечить точной информацией конкретного человека, живущего и работающего в определенном месте. Чтобы иметь данные о состоянии окружающей его среды в офисе, квартире или при передвижении на местности в реальном времени, нужно иметь при себе соответствующие мобильные устройства и приложения. Это даст возможность не только избегать зон с повышенным загрязнением, но и анализировать факторы, которые к нему приводят.

Чем больше будет становиться IoT-устройств, подключенных к сети, тем быстрее будет формироваться их новая, социальная функция. Пользователи, используя специальные платформы, будут взаимодействовать не только друг с другом, но и с самими «умными устройствами». С помощью специальных конструкторов пользователи смогут создавать нужное им ПО, а IoT-устройства будут решать необходимые конкретному человеку задачи, в частности, связанные с наблюдением за окружающей средой.

Облачные технологии позволят использовать полученные данные огромному количеству пользователей. Все вместе они будут образовывать некую социальную сеть IoT (Social IoT, SIoT). Этот своеобразный крауд-мониторинг окружающей среды, основанный на возможностях SIoT-платформы, сможет обеспечить анализ состояния экологии не только в различных частях мира, но и в конкретно определенном месте, причем наверняка точнее и эффективнее, чем существующие сегодня способы. Это позволит в реальном времени получать поистине ценную информацию о природных процессах, которые происходят на нашей земле.

image loader

Вне всякого сомнения, ожидаемый в ближайшие несколько лет бум массового внедрения IoT-устройств во все сферы жизнедеятельности человека окажет значительное влияние и на решение экологических проблем путем развития множества инновационных инициатив в природоохранной сфере.

Источник

Контроль параметров окружающей среды

c330e06eb288cf28bf0ab41fb5bae16e.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Анемометры и Термоанемометры

e74faa522a8b93136850f305c9766d8d.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Термогигрометры

f648826c545685a97029b21a388f05f6.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Гигрометры

df3d2bcd0458a16b387602261494e510.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Детекторы утечек газов и жидкостей

7b23771367e9515dfd94c20aa294d00f.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Анализаторы холодильных систем

958e0dfa7fe9278cbb0780a58af5d7c8.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Люксметры, измерители освещенности

f027b178794b423d6f17febc224b0b79.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Манометры, вакуумметры

4f64b03349afc4b59b614379d5deb26e.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Многофункциональные приборы

456d0b9ee6779d0566de7bcb9205756c.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Измерители шума, шумомеры

aa5ef59cf0d8a440d096032067530d15.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Газоанализаторы

804e1723a03ce8362f6747e64b5c32ab.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Датчики температуры, влажности, давления и скорости потока воздуха

c0f14853782daa443387838c45fef686.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Измерители объемного расхода воздуха

08c80172a2930ef3edfd1b98390b751d.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Люминометры

c9ee5cd6ab860f2c901c3b02d546ab1d.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Счетчики сжатого воздуха

58949a3f897857894f43c2fd9d7ad5b9.c98f3b9b3ef3b321d5cb63d00d9ff8b6

Анализаторы пыли

Человек с давних времен и по сегодняшний день находится в постоянном взаимодействии с окружающей его природой. Все сферы его жизнедеятельности напрямую или косвенно зависят от экологических факторов и общего состояния окружающей среды. Важно подчеркнуть, что не только природа влияет на жизнь человечества, но и человечество оказывает немалое воздействие на состояние природы. На сегодняшний день влияние человеческого фактора на общую экологическую ситуацию Земли настолько велико, что возникает немало опасностей, вызванных чрезмерным негативным воздействием человечества на факторы природной среды. На фоне все более обостряющихся экологических проблем одной из главных задач, которая не только теряет своей актуальности сегодня, но и выходит, пожалуй, на первый план, является задача проведения экологического мониторинга с целью улучшения сложившейся ситуации.

Области применения приборов контроля окружающей среды

Средства измерения, предназначенные для проведения диагностики состояния окружающей среды, находят все большее применение сегодня. Важнейшей областью их активного использования является, несомненно, экологический мониторинг.

Значительные темпы развития промышленности, выгодные для экономического состояния государств, нередко оказывают пагубное влияние на общее состояние природной среды. Как следствие этого, возникают проблемы, связанные с общим ухудшением качества жизни людей, что неизменно влечет за собой резкие сокращения показателей производительности трудовых ресурсов и возрастание возникающих проблем на производстве и в экономике в целом. Отметим, что решение проблем экологического характера – весьма сложный и долгий процесс, который требует значительных денежных ресурсов. В связи с вышеописанной ситуацией понятно, насколько важно проводить своевременный контроль параметров окружающей среды, мониторинг ее экологического состояния. Такие меры должны помочь предотвратить возникновение нежелательных последствий влияния производственного антропогенного фактора на состояние многочисленных экологических зон. Для достижения этой цели, например, сокращается количество выбросов промышленных предприятий.

Решение проблем природного характера важно не только потому, что это поможет улучшить состояние природы с экологической точки зрения, но и потому, что это способствует вместе с тем разрешению множества задач экономического характера, имеющихся у предприятий.

Сегодня существует широкий спектр средств измерений, используемых для проведения своевременного и качественного экологического контроля. Среди них есть устройства, которые очень активно используются для исследования газов, а также есть модели, позволяющие фиксировать самые разнообразные климатические параметры.

Нельзя не отметить, что приборы данного типа находят широкое применение, на производственных предприятиях, например, при проведении мероприятий, направленных на аттестацию рабочих мест. Это связано с тем, что работа в производственных условиях нередко предполагает взаимодействие человека с широким спектром неблагоприятных и даже опасных для организма физических факторов. Под такими факторами можно подразумевать, например, влияние всевозможных излучений, электромагнитных полей, которые обязательно образуются около электротехники, включая телефоны, компьютеры, радиоприемники, некоторые производственные машины.

С помощью устройств природного контроля можно обнаружить вредное оптическое излучение. Например, ультрафиолетовое, которое, как известно, в незначительных долях полезно, однако взаимодействие с лучами, прошедшими слой озона, предварительно подвергшийся разрушению, нежелательно. Такие лучи могут быть очень опасны, так как способны вызвать многочисленные патологии. Еще один тип излучения, которое может быть обнаружено посредством проведения контроля окружающей среды – ионизирующее. Заражение им организма может произойти вследствие употребления пищи, содержащей радионуклиды или в результате проживания в месте, где присутствуют атомы радона. В любом случае, для предотвращения возможности заражения этими опасными веществами, необходимо проводить своевременную диагностику не только рабочих мест, но и жилищных условий.

Нередко возникает необходимость в оценке акустической ситуации на местности или производстве. Шум, вызванный увеличением численности транспортных средств, высоким уровнем населения, проживающего в некоторых городах, повышенный уровень шума около аэродромов – все эти факторы могут оказывать отрицательное воздействие на психологическое и физиологическое состояние населения, а значит, также нуждаются в мониторинге и контроле. Также современные модели устройств, предназначенных для наблюдения параметров внешней среды, могут прекрасно справляться с широким спектром задач, связанных с необходимостью распознания качественного состава воздуха, газов, уровня их загрязнения, загазованности, запыленности.

Классификация приборов

Приборы, предназначенные для проведения контроля окружающей среды, позволяют наблюдать и фиксировать множество параметров: давление, освещенность, шум, температуру, влажность, скорость потоков воздуха, уровень содержания газов в воздухе и многое другое. Все измерители условно классифицируются на:

К первому виду приборов относят те, которые используются в целях проведения диагностики состояния производственных либо жилых помещений. Ко второму – множество измерителей, предназначенных для контроля широкого спектра параметров микроклимата, перечисленных выше.

Список приборов:

Анализаторы холодильных систем

Современные модели анализаторов холодильных систем представляют собой удобные приборы, отличающиеся высоким удобством и точностью проводимых измерений. Такие устройства замечательно справляются с широким спектром задач, позволяя проводить контроль таких параметров, как давление, температура, электрический ток в установках холодильных систем. Новейшие модели анализаторов оснащены множеством дополнительных функций, имеют расширенный список аналитических возможностей, что способствует легкому и удобному проведению измерительного процесса. Работая с устройством данного типа, представляется возможным сохранить результаты измерений во встроенной памяти устройства, что делает их доступными для чтения и обработки в любое удобное для оператора время.

Анемометры и термоанемометры

Анемометры, называемые также ветромерами, являются приборами метеорологического вида и активно используются для определения скорости ветра. Этот представитель приборов контроля окружающей среды имеет довольно простую конструкцию и состоит из вертушечного механизма, который закрепляется на оси, жестко связанной с механизмом измерения. В результате, при направлении ветрового потока на данную конструкцию, чашки, находящиеся на вертушке, начинают вращаться. Результат измерения рассчитывается по тому, сколько оборотов совершают чашечные элементы вокруг своей оси. Это число фиксируется устройством и делится на время, за которое данное количество вращений было совершено. Так работает самый простой вид такого устройства – ручной анемометр. Однако не менее распространены и цифровые его аналоги. Их отличительная особенность в том, что элементы, выполненные в форме чашек, соединяются с электрическим тахометром. Такая конструкция имеет очевидное преимущество, связанное с тем, что прибор сразу выдает скорость ветрового потока, не проводя предварительных вычислений. Помимо этого, используя цифровое устройство, можно следить за тем, как будет меняться скорость воздушного потока в режиме реального времени. Еще один вид анемометров – крыльчатые. Такие приборы используются для фиксирования скорости потока воздуха, характеризующегося своей направленностью. Отличительной особенностью конструкции является наличие крыльчатки, которая защищена кольцом, выполненным из металла. Движение оси устройства передается на зубчатый механизм, который приводит в движение стрелки измерителя. Крыльчатые анемометры используются в трубах, вентиляционных каналах как жилых, так и производственных помещений.

По принципу работы все анемометры можно условно разделить на:

Принцип работы самого простого, чашечного, типа анемометра был рассмотрен уже выше.

Тепловой анемометр отличается тем, что основной деталью его конструкции является тонкая нить, выполненная из вольфрама или нихрома, которая должна быть нагрета до температуры, выше температуры воздуха окружающей среды. Как следствие этого, при обдувании ее потоком воздуха, она охлаждается, сопротивление материала, из которого она выполнена, также меняется. Так как величина сопротивления находится в зависимости от температуры и плотности потока воздуха, то по изменению этого параметра можно судить о скорости ветра. Недостатком конструкции является ее выраженная хрупкость.

Ультразвуковые модели основаны на измерении скорости звука, которая определяется направлением ветра. Анемометры данного вида делят на двухмерные, трехмерные и термоанемометры. Первые отличаются тем, что с их помощью можно определить не только величину скорости, но и направление потока ветра. Вторые – определяют времена прохода импульсов и затем по ним осуществляют пересчет компонент, отвечающих за направление ветра. Отличительной особенностью термоанемометров является их возможность кроме компонент направления фиксировать еще и температуру воздушных потоков.

Газоанализаторы

Газоанализаторы используются для проведения анализа составов газов и их смесей. Интересно, что работая с прибором контроля окружающей среды данного вида, у пользователя есть возможность выявления не только качественной характеристики газовой смеси, но и количественной.

Все газоанализаторы условно разделяют на ручные и автоматические устройства. Наиболее яркие и востребованные представители первого вида газоанализаторов – абсорбционные. Принцип их работы основан на поглощении имеющимися реагентами отдельных компонент газовой смеси. Автоматические модели проводят непрерывные измерения конкретной физической или химической характеристики газовой смеси. Все газоанализаторы можно разделить по:

Гигрометры и термогигрометры

Гигрометрами называют измерительные устройства, относящиеся к приборам контроля окружающей среды, предназначенные для измерения влажности воздуха. В зависимости от принципа, на котором основано действие измерителя, все гигрометры делят на:

К первому типу устройств относятся приборы, основу которых составляют так называемые U-трубки. Перед тем, как приступить непосредственно к самому измерительному процессу, они наполняются специальным материалом гироскопической природы. Достоинством данного типа материала является его способность впитывать или поглощать влагу. Через полученную таким образом систему с помощью насоса пропускают некоторое количество воздуха, после чего фиксируют разницу в массе системы до и после этого пропуска. Зная величины этих масс, а также общий объем того воздушного потока, который был пропущен, находят искомую величину влажности.

Принцип работы волосного типа устройства также не сложен и заключается в изменении длины обезжиренного волоса при колебании показания влажности. Волос натягивается на специальную рамку, при изменении параметра длины чувствительного элемента измерительная стрелка отклоняется. Минусом можно считать тот факт, что представленным способом нельзя зафиксировать влажность до 30 %.

У пленочного устройства в качестве чувствительного элемента выступает пленка органической природы, которая имеет способность изменять свои параметры при изменении влажности окружающей среды. При увеличении показателя влажности она растягивается, при уменьшении – сжимается.

Термогигрометр совмещает в себе функции гигрометра и термометра, позволяя определять не только влажность воздуха, но и его температуру, осуществляя тем самым двухпараметрический контроль.

Люксметры

Манометры

Манометр – измерительный прибор, используемый для определения давления в жидкости или газе. В основе работы это прибора контроля среды лежит принцип уравновешения фиксируемой величины давления силой деформации встроенной в прибор упругой пружины. В роли пружины также может выступать и более чувствительный элемент – мембрана, состоящая из двух пластин. Существует множество разновидностей манометров: общетехнические, специальные, эталонные, железнодорожные, судовые, самопишущие и прочие.

Шумомеры

Шумомер представляет собой прибор контроля окружающей среды, который позволяет фиксировать уровень звука. Здесь важно подчеркнуть, что под звуком нельзя понимать громкость, так как это разные понятия и на фоне этого, не всякий прибор, который измеряет громкость, является шумомером. В общем случае в состав шумомера входят микрофон, усиливающий элемент, фильтры, предназначенные для корректировки, а также детектор, и индикатор. Данный вид измерителя звука можно представить себе в виде микрофона. К нему подключается вольтметр, шкала которого не в вольтах, а в децибелах. Интересующий параметр определяется по приросту давления звука на соответствующую звуковую мембрану микрофона. Измерения уровня звука должны проводиться в строгом соответствии с СН 1102-73, СН 2.2.4/2.1.8.562-96, ГОСТ Р 53188.1-2008.

Источник

Справочник по обустройству дома и дачи
Adblock
detector