«Разработка прототипа программно-аппаратного комплекса для мониторинга загрязнений атмосферного воздуха» (договор №4475ГС1/72630 от 16.02.2022) (заключительный)

ОТЧЕТ 83 СТРАНИЦ, 34 РИС., 13 ТАБЛИЦ, 11 ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ, ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ГАЗОВ И ЧАСТИЦ, УМНЫЕ ГОРОДА, ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЯЧЕЙКИ, ГАЗОВЫЕ СЕНСОРЫ, ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ Предметом работ являются устройство для анализа состава атмосферного воздуха, а также программное обеспечение необходимое для его работы. Цель работы – разработка прототипа программно-аппаратного комплекса для мониторинга загрязнений атмосферного воздуха. В ходе выполнения НИР выполнены все поставленные цели. Разработан и собран программно-аппаратный комплекс, способный подавать и измерять электрические сигналы аналоговых и цифровых газовых сенсоров и передавать данные по беспроводному каналу связи на облачный сервер. Устройство собрано в герметичном корпусе, который позволяет его использование в уличных условиях переменной влажности и температуры, что подтверждено экспериментально. Устройство способно переключаться на резервную батарею в случае потери питания, а также записывать данные во внутреннюю память в случае потери интернет-соединения, а периодичность измерений оптимизирована необходимого уровня энергопотребления. Исследованы сенсорные свойства различных приобретенных электрохимических ячеек, произведен выбор сенсоров для будущих задач, с использованием которых были получены и предоставлены размеченные данные, которые далее использовались для обучения модели станции мониторинга. Разработана модель машинного обучения, учитывающая множественную кросс-селективность между различными электрохимическими ячейками и температурную зависимость их отклика на основе лабораторных испытаний. Протестированы различные алгоритмы и архитектуры машинного обучения для компенсации несовершенства отдельных сенсоров, оптимизированы их параметры. Проведен анализ модели с точки зрения времени выполнения, расчеты перенесены на одноплатный компьютер. Результаты выполнения этапа обобщены в заключении с указанием их ключевых преимуществ и практической ценности. Основанием для проведения НИР является Договор №4475ГС1/72630 от 16 февраля 2022 г.