📄Работа №120638
Тема: Устройства для оценки качества воздуха
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Информационные системы
Объем:
83 листов
Год:
2022
Просмотров:
73
1800
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Есть приложение (программный код).
Перечень условных сокращений 4
Введение 5
1 Обзор систем детектирования и оценки качества воздуха 7
1.1 Обзор аналогов от производителя Даджет 7
1.2 Обзор Honeywell HAQ 8
1.3 Обзор Siemens RLQ-S 10
1.4 Обзор Xiaomi Mijia SmartMI 10
1.5 Обзор Xiaomi Air Detector 11
1.6 Обзор Xiaomi Clear Grass 12
1.7 Обзор прочих аналогов 13
2 Разработка структурной схемы устройства 18
2.1 Датчики серии MQ 19
2.2 Датчик CCS811 23
2.3 Датчик BME680 29
2.4 Датчик SGP30 33
2.5 Датчик MH-Z19B 35
2.6 Выбор датчика качества воздуха 37
2.7 Датчики измерения параметров микроклимата 38
2.8 Устройство беспроводной передачи 39
2.9 Оценка необходимой производительности устройства 41
2.10 Разработка системы автономного питания 42
2.11 Разработка системы дополнительной индикации 44
3 Разработка электрической принципиальной схемы устройства 46
3.1 Проектирование схемы заряда и защиты li-ion аккумулятора 46
3.2 Проектирование схемы повышающего DC-DC преобразователя 47
3.3 Проектирование схемы обвязки микроконтроллера 48
4 Разработка алгоритма работы устройства 51
4.1 Режим работы в отсутствие активного подключения Bluetooth 51
4.2 Режим работы при переключении между доверенными устройствами 54
4.3 Выбор протокола передачи при смене доверенного устройства 55
5 Технико-экономическое обоснование разработки системы автономного контроля загазованности помещения 58
5.1 Характеристики системы автономного контроля загазованности помещения 58
5.2 Стоимостная оценка результата 58
5.3 Инвестиции в производство нового изделия 62
5.4 Показатели экономической эффективности проекта 65
Заключение 68
Список использованных источников 69
Приложение А (обязательное) Код программы 71
Перечень условных сокращений 4
Введение 5
1 Обзор систем детектирования и оценки качества воздуха 7
1.1 Обзор аналогов от производителя Даджет 7
1.2 Обзор Honeywell HAQ 8
1.3 Обзор Siemens RLQ-S 10
1.4 Обзор Xiaomi Mijia SmartMI 10
1.5 Обзор Xiaomi Air Detector 11
1.6 Обзор Xiaomi Clear Grass 12
1.7 Обзор прочих аналогов 13
2 Разработка структурной схемы устройства 18
2.1 Датчики серии MQ 19
2.2 Датчик CCS811 23
2.3 Датчик BME680 29
2.4 Датчик SGP30 33
2.5 Датчик MH-Z19B 35
2.6 Выбор датчика качества воздуха 37
2.7 Датчики измерения параметров микроклимата 38
2.8 Устройство беспроводной передачи 39
2.9 Оценка необходимой производительности устройства 41
2.10 Разработка системы автономного питания 42
2.11 Разработка системы дополнительной индикации 44
3 Разработка электрической принципиальной схемы устройства 46
3.1 Проектирование схемы заряда и защиты li-ion аккумулятора 46
3.2 Проектирование схемы повышающего DC-DC преобразователя 47
3.3 Проектирование схемы обвязки микроконтроллера 48
4 Разработка алгоритма работы устройства 51
4.1 Режим работы в отсутствие активного подключения Bluetooth 51
4.2 Режим работы при переключении между доверенными устройствами 54
4.3 Выбор протокола передачи при смене доверенного устройства 55
5 Технико-экономическое обоснование разработки системы автономного контроля загазованности помещения 58
5.1 Характеристики системы автономного контроля загазованности помещения 58
5.2 Стоимостная оценка результата 58
5.3 Инвестиции в производство нового изделия 62
5.4 Показатели экономической эффективности проекта 65
Заключение 68
Список использованных источников 69
Приложение А (обязательное) Код программы 71
📖 Аннотация
Работа посвящена проектированию автономного устройства для мониторинга и прогнозирования качества воздуха в помещениях. Актуальность исследования обусловлена негативным влиянием отклонений параметров микроклимата — концентрации CO2, летучих органических соединений, температуры и влажности — на здоровье и когнитивные функции человека, а также недостатками существующих коммерческих решений, которые часто отличаются высокой стоимостью, ограниченной функциональностью и отсутствием средств для сбора статистики. Методология включала сравнительный анализ рыночных аналогов, выбор элементной базы, разработку структурной и принципиальной электрической схем, создание алгоритма работы и программного обеспечения для микроконтроллера. В результате был спроектирован прототип системы, интегрирующий датчики газа, температуры и влажности, модуль беспроводной связи Bluetooth, систему автономного питания на основе солнечной панели и аккумулятора, а также светодиодную индикацию. Устройство способно не только отслеживать текущие параметры, но и передавать данные для прогнозирования ухудшения качества воздуха и формирования управляющих сигналов для систем умного дома. Практическая значимость работы заключается в возможности использования разработанного устройства для автоматизации контроля микроклимата в жилых, офисных и производственных помещениях, что подтверждается проведенным технико-экономическим обоснованием, показавшим потенциальную коммерческую эффективность проекта.
📖 Введение
В настоящее время остро стоит проблема влияния микроклимата на здоровье человека, его самочувствие и производительность труда. Условия среды в рабочих и жилых помещениях зачастую не соответствуют норме. При повышении концентрации углекислого газа, человек испытывает усталость, головную боль, снижается внимание; происходит сужение бронхов, дыхание учащается, становится более глубоким. При длительном нахождении в помещении с высоким уровнем углекислого газа наблюдаются изменения в кровеносной, центральной нервной и дыхательной системах; снижается эффективность умственного труда. Следствием высокой температуры является тепловой удар, головная боль, головокружение, общая слабость, изменение цветового восприятия, иногда происходит потеря сознания. Влажность воздуха имеет большое значение для терморегуляции организма. Недостаточный уровень влажности способствует загрязнению дыхательных путей и попаданию в организм вирусов и бактерий. При повышенной влажности увеличивается риск перегревания организма.
Таким образом, параметры микроклимата, выходя за пределы нормы, пагубно влияют на здоровье человека, его производительность. В связи с этим контроль параметров окружающей среды является важной задачей.
Проблема контроля за параметрами микроклимата решается внедрением систем, которые оповещают пользователя об отклонении от нормальных показателей. Уже существующие на рынке устройства по отслеживанию качества воздуха имеют высокую стоимость и ограниченную функциональность, большинство из производителей ограничиваются отображением параметра текущего состояния качества воздуха, без возможности сбора статистики.
Целью работы является спроектировать устройство, которое будет информировать пользователя по беспроводному интерфейсу передачи о необходимости принятия мер при неудовлетворительных параметрах микроклимата. Также система передаст команду в центральный модуль «умный дом», который, в свою очередь, способен управлять интенсивностью вентиляции или открытием окон. В данный момент компоненты «умного дома» работают по принципу простейшей автоматизации, не обладая машинным обучением. Устройство должно собирать данные и, основываясь на статистике предыдущего использования, прогнозировать ухудшение качества воздуха заранее.
Таким образом можно выделить следующие задачи:
выбор микроконтроллера;
выбор датчика качества воздуха;
выбор датчика температуры, влажности;
обеспечение возможности длительной автономной работы;
разработка структурной и электрической принципиальной схем;
разработка алгоритма работы и синхронизации с приложением на смартфоне и центральной системой, например, Google Home и Apple Homekit.
Устройство должно отвечать следующим требованиям:
компактные размеры;
длительная автономная работа от энергии аккумулятора;
сбор данных с определённым периодом для составления статистики и последующего её анализа;
способность синхронизации через Bluetooth по технологии z-wave и zigbee;
низкая конечная стоимость.
Таким образом, параметры микроклимата, выходя за пределы нормы, пагубно влияют на здоровье человека, его производительность. В связи с этим контроль параметров окружающей среды является важной задачей.
Проблема контроля за параметрами микроклимата решается внедрением систем, которые оповещают пользователя об отклонении от нормальных показателей. Уже существующие на рынке устройства по отслеживанию качества воздуха имеют высокую стоимость и ограниченную функциональность, большинство из производителей ограничиваются отображением параметра текущего состояния качества воздуха, без возможности сбора статистики.
Целью работы является спроектировать устройство, которое будет информировать пользователя по беспроводному интерфейсу передачи о необходимости принятия мер при неудовлетворительных параметрах микроклимата. Также система передаст команду в центральный модуль «умный дом», который, в свою очередь, способен управлять интенсивностью вентиляции или открытием окон. В данный момент компоненты «умного дома» работают по принципу простейшей автоматизации, не обладая машинным обучением. Устройство должно собирать данные и, основываясь на статистике предыдущего использования, прогнозировать ухудшение качества воздуха заранее.
Таким образом можно выделить следующие задачи:
выбор микроконтроллера;
выбор датчика качества воздуха;
выбор датчика температуры, влажности;
обеспечение возможности длительной автономной работы;
разработка структурной и электрической принципиальной схем;
разработка алгоритма работы и синхронизации с приложением на смартфоне и центральной системой, например, Google Home и Apple Homekit.
Устройство должно отвечать следующим требованиям:
компактные размеры;
длительная автономная работа от энергии аккумулятора;
сбор данных с определённым периодом для составления статистики и последующего её анализа;
способность синхронизации через Bluetooth по технологии z-wave и zigbee;
низкая конечная стоимость.
✅ Заключение
В дипломной работе были изучены устройства, служащие для оценки качества воздуха. На основании проведенного анализа была разработана система автономного контроля загазованности помещения, а также определены технические требования к разрабатываемому устройству.
Далее была спроектирована структурная схема, которая содержит следующие блоки:
1 Микроконтроллер;
2 Датчик CO2 и VOC;
3 Датчик температуры, влажности, давления;
4 Модуль беспроводной передачи Bluetooth;
5 RGB светодиодная индикация;
6 Солнечный фотоэлемент;
7 Повышающий DC-DC преобразователь;
8 Устройство заряда и защиты аккумулятора;
9 Аккумулятор;
10 Стабилизатор напряжения;
11 Делитель напряжения.
Исходя из электротехнических параметров, приведенных в техническом задании, и перечня узлов, входящих в структурную схему, была построена схема электрическая принципиальная и спроектирована печатная плата.
Был разработан алгоритм работы системы автономного контроля, на основе которого было написано программное обеспечения для микроконтроллера.
В дипломной работе также было произведено технико-экономическое обоснование производства системы автономного контроля загазованности помещения. По итогам которого было определено, что чистый дисконтированный доход за четыре года производства разрабатываемого устройства составит 1973,14 рубля.
Далее была спроектирована структурная схема, которая содержит следующие блоки:
1 Микроконтроллер;
2 Датчик CO2 и VOC;
3 Датчик температуры, влажности, давления;
4 Модуль беспроводной передачи Bluetooth;
5 RGB светодиодная индикация;
6 Солнечный фотоэлемент;
7 Повышающий DC-DC преобразователь;
8 Устройство заряда и защиты аккумулятора;
9 Аккумулятор;
10 Стабилизатор напряжения;
11 Делитель напряжения.
Исходя из электротехнических параметров, приведенных в техническом задании, и перечня узлов, входящих в структурную схему, была построена схема электрическая принципиальная и спроектирована печатная плата.
Был разработан алгоритм работы системы автономного контроля, на основе которого было написано программное обеспечения для микроконтроллера.
В дипломной работе также было произведено технико-экономическое обоснование производства системы автономного контроля загазованности помещения. По итогам которого было определено, что чистый дисконтированный доход за четыре года производства разрабатываемого устройства составит 1973,14 рубля.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.