Wykorzystanie dronów w badaniach powietrza - Wprowadzenie |
System pomiarowy wykorzystujący DRON do pomiaru punktowego gazów autorstwa Villa i in. |
System do badania zanieczyszczeń powietrza Scentroid DR 1000 i inne |
System wykorzystania DRONÓW w BHP opracowany w CIOP-PIB |
Opis systemu wykorzystania DRONÓW w BHP opracowanego w CIOP-PIB |
Weryfikacja systemu wykorzystania DRONÓW w BHP w warunkach poligonowych |
Automatyczna kontrola lotu DRONA na podstawie gradientu stężeń substancji chemicznych |
Bibliografia |
System pomiarowy wykorzystujący DRON do pomiaru punktowego gazów autorstwa Villa i in.
Tommaso F. Villa i zespół [1] w swoich badaniach zwrócili uwagę na rozwiązania i ograniczenia, które generują problemy w uzyskaniu reprezentatywnych wyników. Rozważali również wpływ lokalizacji wlotu czujnika powietrza na optymalizowanie procesu pomiaru [2]. Zaproponowali umieszczenie go w centralnej, spodniej części drona. Konsekwencją siły nośnej drona (efektem downwash i upwash) jest mieszanie się powietrza w obszarze próbkowania. Pobieranie próbek musi uwzględniać udział wirnika w zakłóceniu tego procesu. Analizując ten problem, ustalono, że pozycja wlotu silnie wpływa na wyniki pomiaru gazu i występuje znaczny udział zakłócający oporu wiatru spowodowany przez drona [3,4]. Zaś Patrick P. Neuman [3] rozpatrywał trzy przypadki podawania gazu (CO2). Optymalizacja lokalizacji montażu czujnika może poprawić sposób odwzorowania zanieczyszczeń emitowanych przez źródło punktowe oraz pomoc w zebraniu reprezentatywnych danych.
System opracowany przez Villa i zespół w ramach powyższych badań składa się z sześcioramiennego drona (S800 EVO wyprodukowany przez DJI, Shenzhen, Chiny) z czterema czujnikami gazów: CO, CO2, NO i NO2. Wyposażony jest również w czujniki temperatury i wilgotności, a także interfejs wizualizacji w czasie rzeczywistym. Wszystkie czujniki były zintegrowane z płytą mikrokontrolera Arduino MEGA 2560. Rysunek 1. przedstawia system pomiarowy.
Rys. 1. System pomiarowy wykorzystujący UAV do pomiaru punktowego gazów autorstwa Villa i jego zespołu
Czujniki gazów stosowane w małych jednostkach bezzałogowych są klasyfikowane zgodnie z ich zasadami działania. Najbardziej powszechnymi są: termiczne (thermal), masowe (mass), elektrochemiczne (electrochemical), potencjometryczne (potentiometric), amperometryczne (amperometric), konduktometryczne (conductometric) i optyczne(optical) [5].
Latające laboratorium prezentowane przez firmę Scentroid [6] imponuje zakresem badanych substancji. Prezentowany system Scentroid DR300 monitoruje ponad 50 substancji chemicznych mogących zanieczyszczać powietrze. Dane z czujników pokładowych przekazywane są do tabletu, w którym są rejestrowane, a operator dysponuje podglądem mierzonych i zapisywanych wartości w czasie rzeczywistym. Dron wyposażony jest w sondę i zestaw czujników oraz 3 zbiorniki do pobierania próbek. Fotografia 1. przedstawia system do detekcji zanieczyszczenia powietrza.
Fot. 1. System Scentroid RD300
[1] Villa, T.F. et al. An Overview of Small Unmanned Aerial Vehicles for Air Quality Measurements: Present Applications and Future Prospectives; Sensors 2016, No. 16(7). doi: org/10.3390/s16071072.
[2] Villa, T.F. et al. Development and Validation of a UAV Based System for Air Pollution Measurements. Sensors 2016, No. 16(2). doi.org/10.3390/s16122202.
[3] Neumann, P.P. Gas Source Localization and Gas Distribution Mapping with a Micro-Drone. Freie Universitat Berlin, Fachbereich Mathematik und Informatik: Berlin, 2013. doi: org/10.17169/refubium-11738.
[4] Juan, R. et al. Mini-UAV based sensory system for measuring environmental variables in greenhouses. Sensors 2015, No. 15, pp. 3334-3350.
[5] Xiao, L. et al. A survey on gas sensing technology. Sensors 2012, No. 12, pp. 9635-9665.
[6] DR1000 FLYING LAB. Drone Based Air Quality Analyzer. www.scentroid.com/scentroid-samplingdrone/.
|
|
|
|
|
|
|
|