Регистрация / Вход
Прислать материал

Инновационные датчики летучих органических веществ для интеллектуальных систем вентиляции

Докладчик: Ионов Дмитрий Сергеевич

Должность: Научный сотрудник ЗАО "МЭК"

Цель проекта:
Задачи проекта: 1) Разработать новые типы датчиков летучих органических соединений (ЛОС). 2) Определить метод взаимодействия датчиков ЛОС и системы автоматики. 3) Разработать модули, составляющие программно-аппаратный комплекс. 4) Разработать алгоритм взаимодействия модулей. 5) Разработать алгоритм самообучения системы в целом. При разработке датчиков необходимо решить следующие задачи: • Поиск и проектирование флуоресцентных рецепторных центров для определения заданных ЛОС • Разработка методов синтез материалов содержащих выбранные рецепторные центры • Оптимизация условий синтеза и характеристик материалов • Разработка методов нанесения материалов • Проектирование датчиков на основе полученных материалов В основе решения задачи разработки материалов лежит системный иерархический подход к проектированию материалов, которые позволяют создавать материалы для широкого круга задач Цель - разработка экспериментального образца программно-аппаратного комплекса «Модульная интеллектуальная самообучающаяся энергосберегающая система автоматического управления вентиляцией», включая разработку и создание новых типов датчиков, способных селективно определять наличие в воздухе малых концентраций (не более 0,5 предельно допустимой концентрации) летучих органических веществ, являющихся основными загрязнителями воздуха в помещениях.

Основные планируемые результаты проекта:
Ожидаемыми научно-техническими результатом проведения ПНИ являются:
1. Данные о механизмах взаимодействия люминесцентных молекул-индикаторов с малыми органическими молекулами-аналитами, полученные путем компьютерного моделирования.
2. Данные экспериментальных исследований механизмов взаимодействия люминесцентных молекул-индикаторов с малыми органическими молекулами-аналитами.
3. Методы иммобилизации люминесцентных индикаторов в матрицах.
4. Новые флуоресцентные хемосенсорные материалы для детектирования летучих органических веществ (ЛОС).
5. Варианты составов жидких композиции для нанесения покрытий из хемосенсорных материалов.
6. Процесс получения хемосенсорных материалов.
7. Процесс получения покрытий из хемосенсорных материалов.
8. Экспериментальные образцы датчиков для определения ЛОС в воздухе помещений.
9. Алгоритм самообучения интеллектуальной системы вентиляции
10. Экспериментальный образец ПАК «МИСЭС АУВ»
11. Набор технических решений по внедрению программно-аппаратного комплекса в существующую систему вентиляции.
Общим результатом проведения данной работы должно стать законченное решение модульной самообучающейся системы вентиляции с использование макетов датчиков из новых сенсорных материалов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В результате выполнения ПНИ ожидается появление 2-х практических результатов:
• Экспериментальные образцы датчиков ЛОС;
• Экспериментальный образец программно-аппаратный комплекс интеллектуальной системы управления вентиляцией (ПАК "МИСЭС АУВ").
Подразумевается, что эти результаты должны быть в дальнейшем доработаны в рамках последующих ОКР, которые позволят создать промышленные образцы соответствующей продукции, готовые к выходу на рынок.
Ожидается, что разрабатываемые датчики ЛОС нового типа могут найти свое применение не только в системах вентиляции зданий, но и смогут стать составной частью коммерческих систем газоанализа, в которых требуется селективное определение состава воздуха в смеси летучих соединений, а также могут стать платформой (основным элементом) для создания портативных переносных устройств контроля качества воздуха в жилых и прочих помещениях. Одной из наиболее вероятных перспектив, в случае достижения низких ценовых характеристик этой продукции, является использование этих устройств в качестве индивидуальных систем контроля.Их использование позволит повысить качество воздуха в помещениях и обезопасить находящихся в них людей от отравления органическими веществами. Таким образом, настоящая разработка имеет реальную перспективу межотраслевого применения результатов ПНИ.
Необходимо отметить, что, как отмечалось ранее, предлагаемый к разработке тип датчиков ЛОС, является уникальным решением, отсутствующим в настоящее время на рынке, что повышает конкурентоспособность соответствующей продукции.
Использование всего программно-аппаратного комплекса «МИСЭС АУВ» позволит в кратчайшие сроки автоматизировать вентиляционную установку любой сложности, обеспечить диспетчеризацию системы вентиляции, снизить затраты на энергопотребление системой вентиляции, значительно повысив при этом ее эффективность, за счет использования в управлении действительных, а не расчетных характеристик именно данной системы.
Предлагаемый к разработке решение ПАК «МИСЭС АУВ» может легко масштабироваться за счет возможностей интеграции с различными коммерческими системами вентиляции, используемыми на рынке.
Датчики ЛОС также будут обладать стандартными цифровыми интерфейсами, позволяющими подсоединить их к любому контрольно-измерительному оборудованию, поддерживающему соответствующие стандарты. Эти возможности масштабирования могут существенно расширить потенциальные сферы применения результатов ПНИ.
Ожидаемый народнохозяйственный эффект связан как с улучшением энергоэффективности разрабатываемых решений систем вентиляции зданий (не менее 20%), так и со значительным улучшением качества экологической обстановки в таких помещениях за счет целевого и точечного контроля концентраций вредных летучих органических соединений. Этот эффект также впрямую должен привести к значимому социально-экономическому эффекту, а именно, улучшению здоровья людей, живущих или работающих в помещениях, оборудованных такими системами вентиляции или хотя бы имеющими датчики загрязнения воздуха контролируемыми ЛОС.
Планируемые к получению результаты в части датчиков ЛОС патентоспособны, а разрабатываемое программное обеспечение может лицензироваться.

Текущие результаты проекта:
Проводятся работы по просмотру современной научно-технической, нормативной, методической литературы по системам автоматического управления вентиляцией в зданиях; проводится патентный поиск устройств и флуоресцентных хемосенсорных материалов на основе органических соединений, позволяющих проводить детектирование присутствия летучих органических соединений в воздухе за период с 1994 по 2014 годы; проводятся работы по выбору люминесцентных индикаторов и исследованию их фотофизических свойств; проводится литературный анализ флуоресцентных свойств различных классов флуорофоров-индикаторов для выбранной группы летучих органических аналитов (бензол, толуол, формальдегид, ацетон, фенол); проводится анализ и сравнительная оценка возможных элементов электрической схемы датчика, разрабатываются варианты различных подсистем, включая:
• Варианты микропроцессоров.
• Варианты АЦП.
• Варианты системы усиления и фильтрации сигнала.
• Варианты системы управления светодиодами.
Разработана структурная схема головного модуля ПАК «МИСЭС АУВ».