Портативна комп'ютерна система контролю якості повітря в тимчасово обладнаних приміщеннях

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorПавловський ,Володимир Ілліч
dc.contributor.authorКравченко, Леонід Олегович
dc.date.accessioned2026-01-16T09:21:13Z
dc.date.available2026-01-16T09:21:13Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractТема роботи: розроблення портативної системи моніторингу якості повітря для тимчасових медичних приміщень та укриттів. Мета дослідження: створення автономної багатопараметричної системи контролю мікроклімату, здатної забезпечити оперативне виявлення небезпечних відхилень параметрів повітряного середовища в умовах обмеженої вентиляції. Об’єкт дослідження: мікроклімат тимчасових медичних пунктів і укриттів та процеси його контролю. Предмет дослідження: технічні засоби і методи моніторингу якості повітря, зокрема автономна портативна система для контролю параметрів мікроклімату в зазначених умовах. Методи дослідження: аналіз науково-технічної літератури і нормативної бази щодо гранично допустимих параметрів мікроклімату, порівняльний аналіз існуючих пристроїв контролю якості повітря, системне проєктування апаратної та програмної архітектури пристрою, експериментальне випробування створеного прототипу в реальних умовах. Основні результати: встановлено, що підтримання нормального мікроклімату є критично важливим для здоров’я людей і роботи персоналу у мобільних медичних пунктах та сховищах, а існуючі рішення не задовольняють одночасно вимоги автономності, багатопараметричності та доступності. Розроблено концепцію портативної системи контролю, що відстежує концентрації CO₂, eCO₂, PM2.5/PM10, VOC, температуру і вологість повітря; така система має практичну цінність для оперативного попередження про погіршення якості повітря і запобігання негативним наслідкам для пацієнтів і персоналу. Реалізація системи: створено дослідний зразок на базі мікроконтролера Arduino Nano. Він оснащений лазерним датчиком пилу PMS7003 (для PM2.5/PM10) та датчиком ENS160 (для CO₂, eCO₂, TVOC) з інтегрованим модулем AHT21 температури/вологості, OLED-дисплеєм 0,96″ для локальної індикації, модулем microSD для журналювання даних і набором DIP-перемикачів для вибору режимів роботи. Прототип живиться від літій-іонного акумулятора з зарядним модулем TP4056, що забезпечує до 10 годин автономної роботи в енергозбережному режимі. Експериментальні випробування підтвердили точність вимірювань (±0,5 °C в температурі, ±3% RH у вологості) та ефективність системи в оперативному виявленні перевищення гранично допустимих концентрацій забруднювачів повітря. Результати роботи використано для формулювання рекомендацій щодо оснащення тимчасових медичних укриттів автономними приладами моніторингу повітря. Перелік публікацій: 1. Кравченко Л.О. Портативна комп’ютерна система контролю якості повітря в тимчасово обладнаних приміщеннях // Матеріали конференції PMK-2025. 2. Кравченко Л.О. Портативна комп’ютерна система контролю якості повітря для тимчасових медичних приміщень та укриттів // Матеріали Міжнародної н/п конференції «Modern Trends and Prospects for the Development of Science, Education and Society».
dc.description.abstractotherMaintaining a healthy microclimate is critically important for patient health and staff performance in temporary medical facilities and shelters. However, in such environments existing portable monitoring devices do not simultaneously satisfy the requirements for autonomy, multi-parameter sensing, and affordability. This gap underscores the relevance of developing a dedicated portable air quality monitoring system tailored to these conditions. The object of the study is the microclimate of temporary medical posts and shelters and the processes for its control. The subject of the research is the technical means and methods of air quality monitoring, specifically an autonomous portable system for controlling microclimate parameters under these conditions. The aim of the work is to create an autonomous multi-parameter monitoring system capable of promptly detecting dangerous deviations of air parameters in limited-ventilation environments. To achieve this aim, the following tasks were addressed: 1. Analyze existing portable air quality control systems and their architectures. 2. Determine hardware and software requirements for the portable monitoring system in the context of temporary medical facilities. 3. Select and justify a microcontroller platform and sensor modules for measuring CO₂/eCO₂, PM2.5/PM10, VOC, temperature, and humidity. 4. Design the structural and functional architecture of the system. 5. Develop data acquisition and processing algorithms for the measured parameters. 6. Implement the embedded software for sensor management, data logging, display, and operational modes. 7. Build an experimental prototype of the portable monitoring system. 8. Conduct experimental studies to evaluate measurement accuracy, energy efficiency, and operational stability. The scientific novelty of the work lies in the development of a self-contained, battery-powered multi-sensor monitoring system specifically targeted at emergency medical and shelter environments. In particular, a portable monitoring unit integrating an Arduino Nano controller with multiple commodity sensors (for CO₂/eCO₂, particulate matter, VOC, temperature, and humidity) was conceived, a solution not present in prior work. The proposed system enables timely warning of deteriorating air quality conditions, preventing potential negative health impacts on patients and staff. The practical significance of the research is high. The developed system can continuously monitor all key air quality parameters without relying on fixed power infrastructure, making it useful for rapidly deployable medical points. Experimental results were used to formulate recommendations for equipping temporary medical shelters with autonomous air-monitoring devices. Implementation and verification. An experimental prototype was built around an Arduino Nano microcontroller. It is equipped with a PMS7003 laser dust sensor (for PM2.5/PM10) and an ENS160 MOx gas sensor (for CO₂, eCO₂, and total VOC) with an integrated AHT21 temperature/humidity module, as well as a 0.96″ OLED display for local indication, a microSD card module for data logging, and a set of DIP switches for mode selection. The unit is powered by a Li-Ion battery with a TP4056 charging module, providing up to 10 hours of operation in a low-power mode. Field tests confirmed the accuracy of the measurements (±0.5 °C in temperature and ±3%RH in humidity) and demonstrated the system’s effectiveness in timely detection of pollutant concentration exceedances. The results have been disseminated through publications and conference presentations (e.g. in the proceedings of PMK-2025 and at the international “Modern Trends and Prospects for the Development of Science, Education and Society” conference). Structure and scope of the work. The master’s thesis consists of an introduction, four chapters, and conclusions. The introduction presents the general background and relevance of the problem and outlines the aim and tasks. Chapter 1 analyzes the role of microclimate in temporary medical premises and shelters, reviews regulatory requirements for air parameters, and surveys existing commercial air-quality monitoring systems. Chapter 2 describes the architectural design of the portable system, including the selection of sensors, power subsystem design, and ergonomic considerations. Chapter 3 covers the development of the embedded software for data acquisition, processing, display, and logging. Chapter 4 reports the experimental study of the prototype, including evaluation of its accuracy, autonomy, and usability. The conclusions summarize the findings, scientific novelty, and practical recommendations. .
dc.format.extent130 с.
dc.identifier.citationКравченко, Л. О. Портативна комп'ютерна система контролю якості повітря в тимчасово обладнаних приміщеннях : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Кравченко Леонід Олегович. – Київ, 2025. – 130 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78176
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectportable system
dc.subjectair quality monitoring
dc.subjectmicroclimate control
dc.subjectArduino Nano
dc.subjectCO₂
dc.subjectPM2.5/PM10
dc.subjectVOC
dc.subjectautonomous device
dc.subjectпортативна система
dc.subjectмоніторинг якості повітря
dc.subjectконтроль мікроклімату
dc.subjectЛОС
dc.subjectавтономний пристрій
dc.subject.udc004.05
dc.titleПортативна комп'ютерна система контролю якості повітря в тимчасово обладнаних приміщеннях
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Kravchenko_magistr.pdf
Розмір:
1.97 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (СПСКС)
Магістерські роботи