Експериментальні дослідження автоматизованої системи моніторингу наявності шкідливих та вибухонебезпечних газів на базі БпЛА

Автор(и)

  • Андрій Геннадійович Ткачук Державний університет «Житомирська політехніка», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2466-6299
  • Антон Валерійович Коваль Державний університет «Житомирська політехніка», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-8235-2728
  • Анна Анатоліївна Гуменюк Державний університет «Житомирська політехніка», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-5744-4599
  • Ілона Володимирівна Крижанівська Державний університет «Житомирська політехніка», Ukraine
  • Володимир Олександрович Левчук Державний університет «Житомирська політехніка», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2021-2(88)-55-62

Ключові слова:

робототехніка, безпілотний літальний апарат, моніторинг, екологія

Анотація

У статті розглянуто нову автоматизовану систему моніторингу наявності шкідливих та вибухонебезпечних газів на базі безпілотного літального апарата. Встановлено, що така система є необхідною для попередження про можливі загрози вибухів чи отруєння газами, проведення рятувальних робіт тощо. Описано розроблену конструкцію безпілотного літального апарата, яка складається з рами, безщіткових двигунів, модулів електронного контролю швидкості, контрольної плати, інерціальної навігаційної системи і модуля прийому та передачі. Зазначено функціональну схему автоматизованої системи моніторингу наявності шкідливих та вибухонебезпечних газів на базі безпілотного літального апарата. Проведено статичний експеримент розробленої системи, основною ідеєю проведення якого було вивчення залежності відстані джерела газу до вимірювальної системи та покази концентрації газу. Досліджено датчики газів MQ-5 та MQ-9. Також наведено результати статичного експерименту на відкритому повітрі, де досліджено залежність вимірюваної концентрації газу від відстані між джерелом газу та вимірювальним модулем. Цей експеримент демонструє кореляцію між відстанню від джерела газу та виміряним рівнем концентрації газу. Проаналізовано результати льотних експериментів розробленої автоматизованої системи моніторингу, які показують кореляцію між відстанню від джерела газу та виміряним рівнем концентрації газу під час автоматичного польоту.

Посилання

Lozano, J., Suárez, J.I., Arroyo, P. et al. (2012), «Wireless sensor network for indoor air quality monitoring», Chemical Engineering, [Online], available at: http://www.seedengr.com/documents/Wireless%20Sensor%20Network%20For%20Indoor%20Air%20Quality%20Monitoring.pdf, doi: 10.3303/CET1230054.

Tsang-Chu, Yu, Chung-Chih, Lin, Chun-Chang, Chen et al. (2013), «Wireless sensor networks for indoor air quality monitoring», Medical engineering & physics, Vol. 35 (2), рр. 231–235, [Online], available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350453311002761, doi: 10.1016/j.medengphy.2011.10.011.

Li, J., Murong, Li JX, Lai, B. et al. (2014), Wireless sensor network for indoor air quality monitoring, [Online], available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350453311002761, doi: 10.1016/j.medengphy.2011.10.011.

Bartholmai, M. and Neumann, P. (2010), Micro-drone for gas measurement in hazardous scenarios via remote sensing, [Online], available at: https://www.researchgate.net/profile/Patrick_Neumann2/publication/263008749_Micro-Drone_for_Gas_Measurement_in_Hazardous_Scenarios_via_Remote_Sensing/links/54c215310cf25b4b8072d3f5.pdf.

Neumann, P., Bartholmai, M., Schiller, J.H. et al. (2010), «Micro-drone for the characterization and self-optimizing search of hazardous gaseous substance sources: A new approach to determine wind speed and direction», Robotic and Sensors Environments (ROSE), рp. 1–6, [Online], available at: http://ieeexplore.ieee.org/document/5675265/?reload=true, doi: 10.1109/rose.2010.5675265.

Neumann, P., Asadi, S., Schiller, J.H. et al. (2011), «An artificial potential field based sampling strategy for a gas-sensitive micro-drone», IROS Workshop on Robotics for Environmental Monitoring (WREM), рp. 34–38, [Online], available at: https://www.researchgate.net/publication/263008583_An_Artificial_Potential_Field_based_Sampling_Strategy_for_a_Gas-Sensitive_Micro-Drone

Rossi, M., Brunelli, D., Adami, A. et al. (2014), «Gas-drone: Portable gas sensing system on uavs for gas leakage localization», SENSORS, рр. 1431–1434, [Online], available at: http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6985282/

Croizé, P., Archez, M., Boisson, J. et al. (2015), «Autonomous measurement drone for remote dangerous source location mapping», International Journal of Environmental Science and Development, Vol. 6 (5), [Online], available at: http://www.ijesd.org/vol6/624-T1006.pdf

Malaver, A., Gonzalez, F., Depari, A., Corke, P. and Motta, N. (2012), «Towards the development of a gas sensor system for monitoring pollutant gases in the low troposphere using small unmanned aerial vehicles», Proceedings of Workshop on Robotics for Environmental Monitoring, Sydney, Australia, 9–13 July 2012.

Malaver, A., Motta, N., Corke, P. and Gonzalez, F. (2015), «Development and integration of a solar powered unmanned aerial vehicle and a wireless sensor network to monitor greenhouse gases», Sensors, Vol. 15, рр. 4072–4096, [Online], available at: http://www.mdpi.com/1424-8220/15/2/4072/htm, doi: 10.3390/s150204072.

Koval', A.V., Grynevych, M.S. and Koval', T.L. (2019), «Mobil'na bezdrotova systema dlja analizu jakosti povitrja», Visnyk Hmel'nyc'kogo nacional'nogo universytetu, No. 6, pp. 50–62.

Bezvesil'na, O.M., Kyrychuk, Ju.V., Nazarenko, N.M. and Tkachuk, A.G. (2021), «Avtomatyzovanyj dvokanal'nyj p’jezoelektrychnyj gravimetr AGS», Visnyk Hmel'nyc'kogo nacional'nogo universytetu, No. 2 (295), рр 147–150 [Online], available at: http://journals.khnu.km.ua/vestnik/wp-content/uploads/2021/08/24.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-11-30

Як цитувати

Ткачук , А. Г. ., Коваль , А. В. ., Гуменюк , А. А. ., Крижанівська , І. В. ., & Левчук , В. О. . (2021). Експериментальні дослідження автоматизованої системи моніторингу наявності шкідливих та вибухонебезпечних газів на базі БпЛА. Технічна інженерія, (2(88), 55–62. https://doi.org/10.26642/ten-2021-2(88)-55-62

Номер

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТА КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНІ ТЕХНОЛОГІЇ

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають