Водная беспилотная лаборатория для мониторинга малых водоемов естественного и искусственного происхождения.

Проект посвящен созданию роботизированной автономной беспилотной лаборатории, способной ходить по зеркалу водоема опираясь на сигналы спутниковой навигации в автоматическом режиме и в ручном режиме, по радиоканалу для проведения экологического мониторинга состояния малых водоемов естественного и искусственного происхождения. Автономная лаборатория собирает, систематизирует и передает собранную экологическую информацию для любой ранее заданной через спутник точки по карте на зеркале водоёма.

Методы конструирования, применённые в проекте: метод обобщения, синтез, анализ, метод наблюдения и сравнения, метод лабораторных и натуральных испытаний. Список литературы: 1. Коробкин, В. Экология и охрана окружающей среды: книга однотомная / В. Коробкин, К. Передельский - М.: Кнорус , 2019 2. Ardupilot Firmware [Электронный ресурс]. URL: http://firmware.ardupilot.org/Rover/ 3. Дронов, Н. Python 3 и PyQt 5 Разработка приложений: учебное пособие / Н. Дронов, В. Прохоренок - М.: БХВ- Петербург, 2017 В наши дни особо остро стоит проблема глобального загрязнения водных объектов. Страдает не только флора и фауна, но и человек. Экологический мониторинг, проведённый с помощью роботизированной лаборатории, через систему спутникового позиционирования, позволяет с большой степенью достоверности определять экологическое состояние водоемов, находить место источника загрязнения и определять его характер. Существующие стационарные лаборатории, не обладают должной оперативностью по сравнению с роботизированными беспилотными лабораториями, которые позволяют расширить зону обследования, а их применение способно снизить себестоимость проводимых исследований. В качестве плавучей платформы был выбран тримаран, обладающий наибольшей устойчивостью к крену, способный нести большую полезную нагрузку. Движителями являются трехлопастные винты диаметром 5 дюймов, шагом 90 мм и углом атаки 20°. Двигатели и движители расположены симметрично на боковых поплавках тримарана, что обеспечивает манёвренность прототипа роботизированной водной беспилотной лаборатории. Движение по заданной траектории обеспечивает микроконтроллер “Ardupilot” оснащённый устройством телеметрии и GPS- модулем. Создание самой траектории движения происходит путем постановки точек маршрута, на карте, интегрированной в программу “Mission Planner”. Позиционирование происходит средствами GPS. Космический сегмент управления организуется группировкой спутников, которая формирует и непрерывно передаёт радиосигналы наземным пользователям. Наземный модуль позиционирования, вычисляя временные задержки принимаемых сигналов, определяет свое точное местоположение – текущую географическую координату. Сопоставляя текущую географическую координату с координатами точек маршрута, отмеченных в приложении “Mission Planner”, определяется дальность и направление движения по маршруту от точки к точке. Контроль качества воды в водоёме осуществляется измерительной лабораторией построенной на базе “Arduino MEGA 2560”. Измеряемые параметры: 1. Значение PH (ионометрический метод) - является одним из главных показателей для водоема. От этого показателя зависят все химические и биологические процессы, протекающие в водоеме. 2. Степень мутности воды (метод улавливания рассеянного инфрокрасного излучения) - показатель от которого зависит количество света попадаемого в водоем. Мутная вода является благоприятной средой для развития опасных болезнетворных бактерий. 3. Контроль температуры воды и температуры воздуха в контрольной точке необходим для определения степени нагреваемости воды и её динамики - важнейший экологический фактор для всех обитателей водоемов.

Измеряемые параметры для каждой контрольной точки созданной в интерфейсе программы “Mission Planner” передаются на стационарный компьютер беспроводным способом для их дальнейшей обработки в Desktop – приложении. Приложение написано в стиле объектно-ориентированного программирования на языке Python c использованием PyQt5 для ОС Windows. Приложение работает в 3-x режимах: «исследование», «результаты», «карта». Режим «исследование» позволяет обрабатывать накопленную информацию и сохранять полученные результаты. Режим «результаты» выводит накопленную информацию. Режим «карта» показывает карту и выводит географические координаты контрольных точек измерений.

• Цели
• Задачи
• Актуальность
• Результаты
• Применение
• Оборудование