Система экстренного отключения подачи газа и воды

Актуальность

От чрезвычайных происшествий, связанных с утечкой бытового газа, происходит много пожаров, приводящих к гибели людей или, в лучшем случае, к большому ущербу. Кроме того, каждый год (по статистике за 2019–2020 годы) происходит более 7000 обращений граждан только в одну страховую компанию «Сбербанк страхование» по возмещению ущерба от затопления квартир.

Цель

Целью работы является создание электронного роботизированного устройства, следящего за содержанием бытового газа в воздухе и затоплением пола в квартире или частном доме и перекрывающего вводные водопроводные или газовые краны в аварийной ситуации.

Задачи

1. Определить наличие бытовых устройств аварийного отключения газа и воды, доступных на рынке, изучить принципы и схему работы найденных устройств.
2. Провести в доступном объёме исследования по выявлению возможного спроса на подобные устройства.
3. Исследовать возможность создания требуемого роботизированного устройства на основе доступной элементной базы.
4. Описать предполагаемый принцип действия и определить необходимые характеристики создаваемого устройства.
5. Подобрать необходимую элементную базу для требуемого устройства.
6. Выполнить чертежи и 3D-прототипирование корпусов устройства и напечатать корпуса устройства на 3D-принтере.
7. Составить программу, реализующую алгоритм работы устройства в соответствии с предложенным принципом действия.
8. Протестировать прототип устройства в доступных ситуациях.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер с установленным ПО (Autodesk Fusion 360, Arduino IDE, C++)
• Микроконтроллер Arduino Uno
• Плата расширения Sunfounder Sensor Shield v5.1
• Драйвер моторов Sunfounder Motor Driver L298N
• Датчики зуммера, горючих газов Flying-Fish MQ-5 и уровня жидкости
• 3D-принтер Tevo Tornado с использованием PLA-пластика

Описание

Было исследовано наличие бытовых устройств аварийного отключения газа и воды, доступных на рынке.

На следующем этапе была подобрана необходимая элементная база.

Затем были разработаны: электрическая схема, модели корпусов, а также написан алгоритм работы устройства.

На заключительном этапе была произведена сборка и отладка устройства и дальнейшие тесты в доступных условиях.

Результаты работы/выводы

Демонстрационная модель содержит по одному датчику каждого вида, хотя возможно подключение до 14 датчиков в совокупности. К плате расширения подключаются любые стандартные электроприводы для шаровых кранов. Являясь по своей сути насадками на обычный кран, такие электроприводы оставляют возможность ручного закрытия/открытия кранов, имеют низкую стоимость и не требуют замены уже установленных кранов.

При обнаружении датчиками повышения уровня горючих газов или уровня воды устройство через плату расширения управляет электроприводом соответствующих кранов (водопроводных или газовых). Таким образом, обеспечивается безопасность людей и помещения.

Созданное устройство полностью удовлетворяет разработанным требованиям в части функциональности, эргономики, экономической целесообразности и доступности при изготовлении.

Стоимость всех плат, датчиков и расходных материалов составила около 4000 p.

Перспективы использования результатов работы

В качестве развития проекта предполагается дополнение устройства датчиками дыма, температуры, возможность отправки смс на заданный телефонный номер и переход на беспроводную связь.

Мнение автора

«Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – это прекрасная возможность получения опыта, большого количества новых идей, способных дать стимул для развития проекта. Организация на очень высоком уровне!»