Система моніторингу забруднення повітря автотранспортом на базі автономного аеромобільного вимірювального комплексу

Abstract

У статті запропоновано підхід до побудови системи комплексний та безперебійного моніторингу шкідливих викидів автотранспорту у повітря. Наведено архітектуру системи екологічного моніторингу для вимірювання та прогнозування поширення концентрацій забруднюючих речовин, які є у вихлопних газах автотранспорту, серед яких переважно CO, SO₂, NO₂ і СO₂. В якості апаратного забезпечення використовується мобільний інформаційно-вимірювального комплекс Sniffer4D Hyperlocal Air Quality Analyzer та зарядна станції на основі сонячних батарей. Для моделювання та прогнозування поширення концентрацій шкідливих викидів, запропоновано математичні моделі динаміки поширення концентрацій забруднень внаслідок шкідливих викидів у вихлопних газах автотранспорту у вигляді різницевих рівнянь, що є аналогами диференціальних рівнянь в частинних похідних, як моделей турбулентної дифузії та інтервальні моделі поширення фонового рівня концентрації забруднення у вигляді нелінійних алгебраїчних рівнянь. Реалізовано програмне забезпечення для збору, обробки (навчання моделей та прогнозування) та візуалізації даних.

The article proposes an approach to constructing a system of complex and uninterrupted monitoring of harmful emissions of motor vehicles into the air. The architecture of the environmental monitoring system for measuring and forecasting the distribution of pollutant concentrations in motor vehicle exhaust gases, among which mainly CO, SO₂, NO₂, and СО₂, is presented. The mobile information and measurement complex Sniffer4D Hyper -local Air Quality Analyzer and a charging station based on solar batteries are used as the hardware. For modeling and forecasting the distribution of concentrations of harmful emissions, mathematical models of the dynamics of the distribution of concentrations of pollutants due to harmful emissions in the exhaust gases of motor vehicles are proposed in the form of differential equations that are analogs of differential equations in partial derivatives, as models of turbulent diffusion and interval models of the distribution of the background level of pollution concentration in the form of nonlinear algebraic equations. Implemented software for data collection, processing (model learning and prediction), and visualization.