Розробка пристрою для експериментального дослідження параметрів води
Автор: Затурський Олександр Євгенович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Радіоелектронні апарати та засоби
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Проблеми зміни екології несуть за собою багато негативних наслідків, одним з яких є погіршення стану водних ресурсів на планеті та зменшення кількості прісної води. Станом на зараз уряди провідних держав, сильні міжнародні та місцеві компанії, а також небайдужі люди вживають всі можливі заходи для покращення ситуації з водою. Ще з 70-х років ХХ ст., було прийнято План дій з охорони довкілля у Європі, з якого й розпочався процес створення екологічного водного законодавства. Було розроблено екологічно орієнтовані стандарти якості водних, в подальшому застосовані у директивах ЄС щодо поверхневих вод, питного водопостачання та водних господарств з вирощування риби [1]. Цих стандартів повинні дотримуватися всі користувачі водних ресурсів, однак на практиці має місце багато відхилень від них, зокрема, внаслідок неналежного очищення агресивних стічних вод. Проведені дослідження інформаційних джерел дозволяють стверджувати, що джерела прісної води в Україні потерпають від різноманітних шкідливих впливів. Міські водоканали, які використовують воду з природних джерел очищують її до загальноприйнятих державних санітарних норм [2], але транспортуючись через багатокілометрові трубопроводи, де до води потрапляють різні речовини, які змінюють її склад. Заміна водопровідних труб потребує значних фінансових та фізичних ресурсів; в результаті вода, отримана, кінцевим споживачем, може не відповідати санітарним нормам, що в свою чергу може призвести до різноманітних захворювань. Щоб запобігти цьому, треба мати можливість швидко і просто контролювати якість води безпосередньо у споживача. Це зумовлює актуальність розробки пристрою для експрес-аналізу параметрів водопровідної води. Магістерська кваліфікаційна робота присвячена розробці концепції та схеми приладу для дослідження параметрів води та виготовленню діючого макету для можливості проведення реальних експериментів. Об’єктом дослідження є процеси електропровідності та фотопровідності під час вимірювання параметрів води, предметом дослідження - залежність каламутності води від концентрації солей жорсткості. Головним завданням, яке поставлено у кваліфікаційної роботи, було розроблення оригінального приладу для дослідження води з функціоналом, відмінним від існуючих аналогічних пристроїв. Дослідження різноманітних приладів контролю та аналізу параметрів води показало, що, не зважаючи на розвиток сучасних технологій безпровідного зв’язку, значна частка таких приладів не оснащена можливістю безпровідного з’єднання з іншими пристроями. Особливістю розробленого пристрою є його здатність передавати дані через WiFi мережі на веб-сервер або додаток на смартфоні. Ця здатність дає змогу збирати та обробляти дані, отримані та зафіксовані в різних точках водозабору. Важливо зазначити, що зв’язок через WiFi дуже широко застосовується в сучасному світі, що дозволяє легко інтегрувати пристрій для дослідження параметрів води в роботу спеціалізованих структур, які відповідають за контроль якості води, без застосування додаткових витрат [3]. Виходячи з сформованої концепції приладу, було обґрунтовано вибір елементної бази, спроектовано друковану плату, розроблено програмне забезпечення та графічний інтерфейс, налаштовано веб-сервер ThingSpeak [4] для збереження та обробки отриманих даних. Виконано розрахунки механічної міцності та ймовірності напрацювання на відмову, які підтвердили правильність вибору елементної бази та конструкційних рішень для пристрою. Виготовлено діючий макет пристрою для експрес аналізу параметрів води, за допомогою якого проведено дослідження залежності каламутності води від концентрації в ній солей жорсткості. В результаті проведеного експерименту з’ясовано, що зміна рівню каламутності фіксується лише за надмірної концентрації у воді солей жорсткості, яка на практиці не спостерігається у водопровідній воді. Ключові слова: електропровідність, фотопровідність, бездротові мережі зв’язку, графічний інтерфейс, веб-сервер, WiFi. Перелік використаних літературних джерел: 1. Мар’яна Гінзула. Все про контроль якості води у водному об’єкті. [Електронний ресурс] Режим доступу: https://ecolog-ua.com/news/vse-pro-kontrol-yakosti-vody-u-vodnomu-obyekti 2. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною: ДСанПіН 2.2.4-171-10 [Чинний за Наказом від 12.05.2010 № 400 Про затвердження Державних санітарних норм та правил Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною] 3. Бочкарьов О. Ю. БЕЗДРОТОВА МЕРЕЖА СЕНСОРНИХ ТА ВИКОНАВЧИХ ВУЗЛІВ У СКЛАДІ КІБЕРФІЗИЧНОЇ СИСТЕМИ./ Бочкарьов О. Ю., Голебмбо В. А., Крайкін Ю. А./ 2017 4. ThingSpeak for IoT Projects [Електронний ресурс] Режим доступу: https://thingspeak.com/