Проекты

Создание мобильной метеостанции для анализа состава воздуха в заданной точке

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Первые шаги в науку» среди работ учащихся 3−4 классов

Направление работы: Инженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1557
Предметы: Физика, Химия, Информатика, Робототехника, Инженерия
Классы: 4 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2020 года

Актуальность

Загрязнение окружающего мира - «бич» сегодняшнего времени. Огромное количество мусора, постоянно увеличивающийся трудно перерабатываемый мусор, промышленные выбросы в сточные воды и воздух - все это ведет к ухудшению условий окружающей среды (к загрязнению воды и воздуха), к мутациям и вымиранию некоторых видов растений и животных, а также напрямую влияет на здоровье человека. В связи с этим необходимость контролировать качество воздушной массы (качество воздуха, которым мы дышим) является на сегодняшний день одной из наиболее актуальных и острых задач экологических служб.

Цель

Создание компактного мобильного устройства, которое способно сделать необходимые замеры состава воздуха на заданной территории. Данное устройство должно быть недорогим по стоимости (по сравнению с услугами по проведению анализа воздуха, которые предлагаются на сегодняшний день), а управление таким устройством не должно требовать специальной профессиональной подготовки.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Комплектующие для сборки квадрокоптера
  • Паяльник
  • Источник напряжения
  • Датчики загрязняющих веществ
  • Карта памяти
  • 3D принтер

Описание

На первом этапе автор собирал квадрокоптер из необходимых комплектующих.

На следующем этапе мы паяли на плату необходимые датчики, которые и будут фиксировать показания различных загрязняющих веществ. Мы собрали «красный» ящик, в котором на плате смонтированы датчики и карта памяти (куда записываются показания датчиков).

После установки датчиков автор тестировал коптер на готовность к полетам, а также учился управлять летательным аппаратом с помощью программного обеспечения. Это необходимо, чтобы с помощью компьютера строить и задавать маршрут полета коптера. Таким образом можно отправить квадрокоптер на снятие показаний загрязняющих воздух веществ в любую интересующую точку. Следующим шагом необходимо было проведение замеров. Замеры состава воздуха автор проводил в двух точках последовательно друг за другом без отключения датчиков: на детской площадке (Зеленоград корп. 505) и на парковке около Ведогонь театра (Зеленоград, ул. Юности д.6 в непосредственной близости к выхлопной трубе заведенного автомобиля).

После проведения замеров мы достали из «красного» ящика карту памяти и с помощью компьютера считали данные (занесли их в виде таблицы).

На заключительном этапе при анализе полученных данных для наглядности мы выбрали два датчика - датчик дыма (взвешенных частиц) и датчик угарного газа (СО). Из представленных графиков видно, что при попадании датчиков на парковку вблизи включенного автомобиля (второе место замеров) датчики дыма и угарного газа демонстрируют резкий скачок и значительно превышают нормы предельно допустимой концентрации.

Результаты работы/выводы

Таким образом, нам удалось собрать мобильную метеостанцию, которая может осуществлять замеры состава воздуха на определенной территории.

image001

Перспективы использования результатов работы

Данная разработка, по мнению автора, может быть интересна как частным лицам (например, для анализа воздуха даже в жилом помещении - квартире), так и руководителям промышленных предприятий (так как данная «станция» позволяет контролировать состояние воздушной массы вокруг предприятия в любой момент, а перечень анализируемых веществ может быть адаптирован под конкретный производственный процесс). Также данный проект может представлять интерес представителям органов Роспотребнадзора на местах, а также различным экологическим службам.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

В ходе работы над проектом мы сотрудничали с компаниями «Научные развлечения» и «КМ211». И одним из вариантов развития моего проекта может быть замена полетного контроллера фирмы МАТЕК (производство Китай) на полетный контроллер отечественного производства с микропроцессором КМх32 от компании «КМ211».

Мнение автора

«В ходе работы над проектом автор получил много новой информации, научился собирать/паять/управлять/программировать квадракоптер, получил начальные сведения о загрязняющих воздух веществах, о принципах работы датчиков. Все это выходит за рамки общеобразовательной программы 4-го класса, поэтому ново и интересно. Также с интересом познакомился с работами других участников проекта. Надеюсь, в очном туре конференции 2021г увидеть еще больше работ участников проекта»