Система оптичного вимірювання концентрації газів у промислових викидах

Abstract

Метою роботи є проектування та розробка апаратно-програмного комплексу для вимірювання концентрації газів у промислових викидах із застосуванням NDIR-методу на основі ESP32 та забезпечення метрологічних вимог до системи. У роботі проведено аналіз методів вимірювання концентрації газів; обґрунтовано вибір NDIR-методу; розроблено структурну та принципову схеми на базі ESP32 з інтерфейсами I²C, SPI, UART та RS-485; розроблено програмне забезпечення (Arduino IDE, C++, MQTT); виконано оцінювання бюджету невизначеності та підтверджено відповідність системи вимогам ДСТУ 9023:2020. Практична цінність — розроблено функціональний прототип системи для контролю концентрацій CO₂, CO, SO₂ та NO₂ у промислових викидах в межах вимог екологічного моніторингу.

The purpose of the work is to design and develop a hardware and software complex for measuring gas concentrations in industrial emissions using the NDIR method based on ESP32 and ensuring metrological requirements for the system. The work analyzes methods for measuring gas concentrations; justifies the choice of the NDIR method; develops a structural and schematic diagram based on ESP32 with I²C, SPI, UART and RS-485 interfaces; develops software (Arduino IDE, C++, MQTT); uncertainty budget assessment was performed and the system's compliance with the requirements of DSTU 9023:2020 was confirmed. Practical value — a functional prototype of the system was developed to control the concentrations of CO₂, CO, SO₂ and NO₂ in industrial emissions within the requirements of environmental monitoring.