В статье авторы попытаются рассказать об актуальности разработки модуля забора воды для совместимого использования с беспилотными летательными аппаратами в труднодоступных местах.
Ключевые слова: пробы воды, экология, модуль.
Экология и как с ней связан наш модуль
Проживая в городе, входящим в тройку крупнейших промышленных центров, и видя все экологические проблемы: загрязнение воздуха, воды, почв, невольно задумываешься о решении технологических недоработок очистных систем производств.
Пока кто-то думает, кому-то надо решать! Вот так и пришла мысль думать не с точки зрения важности, а с точки зрения возможностей.
В погоне за модификациями предприятий мы совсем забываем о не менее важных людях в стране: экологах. Экологи — это не только люди, занимающиеся разработкой всяческого рода проектов по улучшению обстановки, но и непосредственно лаборанты, занимающиеся анализом проб воды, почв.
Возможно, вы уже могли слышать о таких профессиях, как гидробиолог, гидрохимик. Для тех, кто не знал: гидрохимик занимается изучением водных биоресурсов, контролем их состояния; гидробиолог занимается изучением биологических процессов в гидросфере, практическим использованием биологических ресурсов, водных систем земли. На их сферу и нацелен результат нашей работы.
Была поставлена цель : разработать модуль для забора проб воды для расширения возможностей специалистов-экологов и снижения рисков в их работе во время забора проб в труднодоступных местах.
Первой задачей для нас являлся сбор аналитики по современным методам забора проб воды.
Конечно, методы оказались не совсем и современными. Тяжёлые инструменты, громоздкие, лодки да и просто бутыли — всё, что подвергает человека опасности, даёт отголоски прошлого.
Такие приспособления, например: Драга (гидрологическое устройство, ковшеподобное приспособление для сбора донных отложений, затонувших предметов, добывания растений и животных со дна водоёмов при его протягивании вдоль дна) и батометр (сосуд-цилиндр, оснащенный специальными клапанами-кранами, предназначенными для герметичного закрытия прибора под водой) показаны на рисунке 1.
Рис. 1. Драга (слева) и батометр (справа).
Разработка модуля
Так что, обучаясь в Кванториуме на направлении, связанном с авиацией и БПЛА, было принято решение тесно связать нашу идею (автономный модуль для забора проб воды) с беспилотными летательными аппаратами, которые и будут обеспечивать практически полную автономность.
Следующей задачей для нас послужила разработка концепции модуля для забора проб воды.
Это является неотъемлемой частью нашего замысла. В этой части мы делаем главное — определяем дальнейший путь следования.
Начали мы с рассмотрения возможностей реализации проекта
Результатом послужили примитивные схемы, которые показаны на рисунке 2.
Рис. 2. Схемы, описывающие методы забора воды для модуля: А) Метод сообщающихся сосудов, со спускающим тросом; Б) Метод шприца; В) Метод опускающейся трубки и насоса.
После анализирования полученных методов, решили использовать вариант В в силу его преимуществ перед другими вариантами:
— Менее травмоопасный, чем вариант Б;
— Более работоспособный, чем вариант А.
Вот только на схемах задумка не должна останавливаться: для демонстрации дальнейшего результата и большей проработки системы принято решение сделать 3D-модель модуля.
На рисунке 3 представлен снимок экрана из приложения «Компас 3D» в двух ракурсах (изометрия и спереди).
Рис. 3. 3D-модель модуля для забора воды
Возможно, у вас возник вопрос: как оно работает? Ответ достаточно прост.
Модуль для забора проб оснащён датчиком поплавкового типа (когда поплавок поднимается, происходит замыкание цепи), который в случае посадки на воду передаст сигнал для начала работы сервопривода, опускающего трубку, и насоса, который и закачивает воду в ёмкость.
Но что же должно обрабатывать сигнал? Для этого нам понадобится микроконтроллер Arduino, который обеспечит получение и передачу сигнала и последующую его обработку.
Схема подключения показана на рисунке 4.
Рис. 4. Электронная схема работы модуля
Перспективы
В дальнейшем при поддержке Краевого фонда науки в рамках Межрегионального конкурса юных техников-изобретателей Енисейской Сибири планируется собрать сам модуль, протестировать и довести до практического использования в партнёрской организации.
Литература:
1. Город Ачинск. — Текст: электронный // Администрация города Ачинска и городского совета депутатов: [сайт]. — URL: https://adm-achinsk.ru/o-gorode/istoriya/kratkaya-xarakteristika-goroda45082
2. Гидрохимик. — Текст: электронный // Профгид: [сайт]. — URL: https://www.profguide.io/professions/gidrohimik.html
3. Профессия Гидробиолог. — Текст: электронный // Поступи онлайн: [сайт]. — URL: https://postupi.online/professiya/gidrobiolog/
4. Различные методы отбора проб воды. — Текст: электронный // Slide-Share: [сайт]. — URL: https://slide-share.ru/razlichnie-metodi-otbora-prob-vodi-245082
5. Драга. — Текст: электронный // Викисловарь: [сайт]. — URL: https://ru.wiktionary.org/wiki/драга
6. Батометр. — Текст: электронный // ITERA: Контрольно-измерительное и научно-исследовательское оборудование: [сайт]. — URL: https://www.itera.spb.ru/o-kompanii/novosti/lineyka-oborudovaniya/batometr-dlya-otbora-prob-vody-chto-eto-princip-raboty
