Разработана установка для автоматического контроля качества воды с использованием флуориметрии, включающая систему забора проб, очистки и управления на базе модулей ESP32 и Linux контроллера. Устройство автономно работает месяц и передаёт данные на сервер для анализа и конфигурации.
Цель проекта: Создание специализированной флуориметрической установки для контроля качества и загрязнения воды. Установка позволяет определять присутствие определённых микроорганизмов в воде, основанное на их способности светиться под воздействием света в определённых спектрах. Это инновационное устройство стало важным вкладом в мониторинг экологического состояния водоёмов и поддержки научных исследований.
Описание установки:
В основе системы – флуориметрическая камера, которая не была создана нами, но именно наши разработки обеспечили всю инфраструктуру для её работы и взаимодействия с пользователями. Камера освещает пробу воды в одном спектре света, вызывая ответное свечение бактерий в другом спектре, что позволяет фиксировать наличие и концентрацию определённых загрязнителей.
Функциональные возможности:
- Автоматический забор проб воды: Установка трижды в ночное время берёт пробы воды из водоёма, избегая влияния солнечного света на результаты измерений.
- Система очистки: Каждые три дня проводится самоочистка устройства с помощью специализированного промывочного раствора.
- Промывка и управление потоками: Управление потоком воды и промывочного раствора осуществляется с помощью электроклапанов, которые управляются электроникой через реле. Основной насос забирает воду в камеру, а дополнительный насос отвечает за циркуляцию промывочного раствора.
Электроника и управление:
В системе используются два модуля JetHome: JetHub E1 на базе ESP32 и JetHub D1 (Linux контроллер).
- ESP32: Выполняет функции Modbus relay и управляемого таймера, который отключает Linux контроллер в период сна, что значительно экономит энергию.
- Linux контроллер: Управляет реле, собирает данные с флуориметрической камеры и отправляет их на сервер. Программное обеспечение контроллера написано на Python и тесно интегрировано с модулем ESP32.
- Питание: Система работает от автомобильного аккумулятора ёмкостью 100 ампер-часов. В режиме сна устройство потребляет всего 20 мА, обеспечивая автономность на уровне одного месяца.
- Связь с сервером: Передача данных осуществляется через 3G модем, что позволяет работать установке в отдалённых районах без проводного интернета.
Программная часть:
- ESP32: Разработка прошивки на базе ESP-IDF, обеспечивающей устойчивую работу в автономных условиях.
- Linux контроллер: Программа на Python, управляющая всеми аспектами системы, от реле до взаимодействия с флуориметрической камерой.
- Информационная система на сервере: На базе Django и InfluxDB. Django обеспечивает конфигурацию установки, задаёт расписание работы и очистки, а InfluxDB используется для хранения и анализа собранных данных.
Процесс разработки:
Весь проект был завершён в рекордные сроки – всего за три недели. Такой срок был возможен благодаря тщательному планированию и высокому профессионализму нашей команды, которая смогла оперативно решить все возникающие задачи и интегрировать все компоненты в единую рабочую систему.
Результаты и достижения:
- Установка была полностью готова к 31 января 2023 года и успешно прошла приёмочные испытания в ПсковГУ.
- В середине февраля 2023 года флуориметрическая установка была представлена министру науки и высшего образования России Валерию Фалькову, что подчеркнуло её важность и инновационность на государственном уровне.
- Проект продемонстрировал отличные результаты в условиях эксплуатации, показав надёжность и точность измерений.
