علوم شهری | متن کامل رایگان - شهرساز | سایت تخصصی شهرسازی با هوش مصنوعی | شهرساز

بهترین آموزش های کاربردی در شهرسازی

بهترین آموزش های کاربردی در شهرسازی را از Urbanity.ir بخواهید

…

ادامه ...

خرید درب شیشه ای سکوریت با بهترین قیمت از تتراگلس

ادامه ...

Wednesday, 26 June , 2024
امروز : چهارشنبه, ۶ تیر , ۱۴۰۳

آخرین اخبار »

شناسه خبر : 12322

ارسال

پرینتخانه » مقالات تاریخ انتشار : 24 آگوست 2023 - 3:30 | 18 بازدید | ارسال توسط : riazat

علوم شهری | متن کامل رایگان

اندازه‌گیری‌ها در دو خط اتوبوس شهری در شهر یامبول بلغارستان انجام شد. در بخشی از مسیرهای خطوط #۵ و #۲۵ انجام شد. این خطوط اتوبوس به عنوان نمونه های معرف برای کل سیستم حمل و نقل اتوبوس شهری انتخاب شده اند. با انتخاب مسیرهایی که مناطق مختلف را پوشش می دهند، مانند مراکز شهر، حومه […]

اتوبوس‌های حمل‌ونقل عمومی، مدل Graf und Stift (MAN Truck&Bus SE، مونیخ، آلمان) بازسازی شده‌اند و از وین برای اپراتور حمل‌ونقل که به خطوط شهر خدمات می‌دهند تحویل داده می‌شوند. اتوبوس ها مجهز به سیستم های امنیتی، راحتی مسافران و سیستم اطلاعات الکترونیکی هستند. این خودروها مطابق با استاندارد یورو ۵ سازگار با محیط زیست هستند، زیرا از طریق یک موتور احتراق داخلی شش سیلندر نیرو می گیرند. حجم آن ۱۲٫۸ لیتر است که سوخت اصلی آن گاز مایع (LPG) است.

با توجه به داده های یک دستگاه GPS، طول مسیرها، سرعت وسیله نقلیه و زمان سپری شده در ایستگاه های اتوبوس مشخص شد. طول کل هر دو مسیر ۶ کیلومتر است. کل زمان سفر ۱۲۰ دقیقه است. میانگین سرعت اتوبوس ها ۳۵ کیلومتر در ساعت و حداکثر سرعت آن ۴۵ کیلومتر در ساعت است. مدت زمان اقامت در ایستگاه ها در مجموع ۶۰ دقیقه است.

اندازه گیری ها در ترافیک سنگین و سبک افراد و خودروها در یک محیط شهری انجام شد.

داده های ایستگاه اتوماتیک با داده های سیستم اندازه گیری پیشنهادی در این کار مقایسه می شود. تفاوت در قرائت بین دو دستگاه اندازه گیری بیش از ۱۰٪ نیست.

۳٫۱٫ دستگاه های حسگر

سنسور دما و رطوبت نسبی هوا. یک سنسور دیجیتال DHT22 (Aosong (Guangzhou) Electronics Co., Ltd., Guangzhou, China) انتخاب شد. سنسور دارای ولتاژ کاری ۳٫۳-۵ ولت DC است. رطوبت نسبی هوا را ۰-۹۹٪ RH، با دقت ± ۲٪ (در ۲۵ درجه) و وضوح تا ۰٫۱٪ اندازه گیری می کند. دما در محدوده ۴۰- تا ۸۰ درجه سانتی گراد، با دقت ۰٫۵ ± درجه سانتی گراد و وضوح ۰٫۱ درجه سانتی گراد اندازه گیری می شود. نرخ تازه سازی ۱ هرتز است (گزارش ها هر ۱ ثانیه است). سنسور از پروتکل “One Wire” استفاده می کند. کتابخانه “DHT.h” برای کار خود استفاده می شود.

سنسور برای TVOC، eCO₂، اچ_۲ و اتانول یک سنسور دیجیتال SGP30 (Pimoroni Ltd., Sheffield, UK) انتخاب شد. در موقعیت b ارائه شده است. سنسور از یک I استفاده می کند^۲رابط ارتباط دیجیتال C، با آدرس ۰ × ۵۸٫ از کتابخانه ها و “Adafruit_SGP30.h” استفاده می کند. این دستگاه می تواند غلظت چهار گاز را به طور همزمان اندازه گیری کند. TVOC و eCO₂ توسط سازنده از پیش تعیین شده است. اچ_۲ و اتانول به عنوان یک مقدار اعشاری از ADC سنسور به دست می آید. سنسور دارای قابلیت جبران رطوبت و دما به صورت خودکار است. برای اینکه بتوان از داده های دو گاز آخر استفاده کرد، تبدیلی لازم است که در مشخصات فنی (Datasheet) سنسور مشخص شده است:

$سی = {سی}_{r ه f} . ه^{(\frac{{اس}_{r ه f} - {اس}_{o تو تی}}{۵۱۲})} ، ppm$

(۱)

جایی که سیppm غلظت گاز مربوطه است. اس_مرجع مقدار مرجع ADC در ppm 0.5 گاز مربوطه است. اس_بیرون داده های ADC هنگام اندازه گیری است (کمیت بدون بعد). برای اتانول، سی_مرجع = ۰٫۴ ppm و برای H₂، سی_مرجع = ۰٫۵ppm مقادیر مرجع از اس_مرجع در ppm 0.5 گاز مربوطه تعیین شده است. برای اچ_۲، اس_مرجع = ۱۴۰۵۵ و برای اتانول، اس_مرجع = ۱۹۸۳۱٫ داده های مرجع بدون بعد هستند زیرا یک مقدار خروجی از ADC سنسور را نشان می دهند.

شتاب سنج. یک شتاب سنج ADXL345 (Analog Devices, Inc., Wilmington, NC, USA) انتخاب شد. شتاب سنج و ژیروسکوپ دیجیتال سه محوره یک ماژول مبتنی بر مدار مجتمع ADXL345 است. ماژول کوچک، نازک است و مصرف انرژی پایینی دارد و امکان اندازه گیری با وضوح کافی (۱۳ بیت) تا ۱۶ ± گرم را فراهم می کند. داده های خروجی دیجیتال به صورت ۱۶ بیتی (مکمل) فرمت شده و از طریق SPI یا I قابل دسترسی است.^۲رابط های C ADXL345 برای برنامه های کاربردی دستگاه های قابل حمل مناسب است. وضوح بالای میلی گرم آن (۳٫۹ mg/LSB) امکان اندازه گیری تغییرات شیب کمتر از ۱٫۰ درجه را فراهم می کند. ماژول با ولتاژ کار می کند: ۴-۶ ولت DC. این دو گزینه برای ارتباط همزمان سریال SPI و I ارائه می دهد^۲ج. مصرف جریان DC در حالت اندازه گیری ۲۳ میکروآمپر است. کتابخانه برای کار با ماژول استفاده می شود.

سنسور نویز. یک ماژول حسگر صدا (Waveshare Electronics، شنژن، چین) استفاده شد. این ماژول از یک میکروفون الکترت با برد ۵۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز ساخته شده است. سیگنال میکروفون از طریق تقویت کننده عملیاتی LM386 تقویت می شود. این ماژول دارای ضریب بهره ۲۰۰ است. میکروفون دارای حساسیت ۵۲ دسی بل است. ولتاژ تغذیه ماژول سنسور ۳٫۳-۵٫۳ V DC است. تعیین میزان بلندی صدا در دسی بل با استفاده از کد برنامه ارائه شده در انجام شد [۲۴]. سطح نویز بر حسب دسی بل پس از خواندن خروجی آنالوگ سنسور در پنجره ۵۰ میلی ثانیه محاسبه می شود.

سنسور NO_ایکس، بنابراین_ایکس و O₃. سنسور MQ-135 (Waveshare Electronics، Shenzhen، China) استفاده شد. از طریق این حسگر میزان کل اکسیدهای گوگرد و نیتروژن و همچنین ازن تعیین شد. داده های خروجی آنالوگ سنسور به ورودی آنالوگ میکروکامپیوتر تک بردی وارد می شود. تبدیل داده های به دست آمده از ADC به مقادیر ولتاژ در محدوده ۰-۵ V است. از ولتاژ اندازه گیری شده به دست آمده در خروجی آنالوگ سنسور، مقاومت سنسور را می توان با توجه به وابستگی های زیر محاسبه کرد:

$U = آ D سی \frac{۵}{۱۰۲۳} ، V$

(۲)

${آر}_{س} = (\frac{۵}{U} - ۱) {آر}_{L} ، ک اوه$

(۳)

جایی که ADC مقدار مبدل آنالوگ به دیجیتال ۰–۱۰۲۳ است. آر_س مقاومت سنسور است. U ولتاژ خروجی آنالوگ سنسور است. و آر_L مقاومت بار سنسور است.

با توجه به مستندات فنی سنسور، مقاومت بار سنسور است آر_L = 20.1 کیلو اهم. مقاومت سنسور در هوای پاک می باشد آر_۰ = ۱۰ کیلو اهم.

ضریب تصحیح رطوبت و دما برای سنسور MQ-135 تعیین شده است. دما و رطوبت نسبی با سنسور DHT22 اندازه گیری شد. با توجه به مستندات فنی سنسور، معادله تصحیح به شکل زیر است:

$ج_{f} = - ۰٫۰۳ تی - ۰٫۰۰۳ (اچ - ۳۳) + ۰٫۰۰۳ {تی}^{۲} + ۰٫۰۰۰۰۲۵ تی (اچ - ۳۳)$

(۴)

جایی که رجوع کنید به یک عامل اصلاح است. تیدرجه سانتیگراد دمای محیط است. و اچ، %RH رطوبت نسبی هوا است.

برای تعیین غلظت گاز مربوطه از مدلی استفاده می شود که بیشتر در سنسورهای سری MQ-xxx استفاده می شود. با توجه به مستندات فنی سنسورها، این مدل ها دارای ظاهر کلی زیر هستند:

${نه}_{ایکس} ، {سی}_{ن O_{ایکس}} = ۱۱۶٫۶ {(\frac{{آر}_{س}}{{آر}_{۰}})}^{- ۲٫۷۹} ، ppm$

(۵)

${بنابراین}_{ایکس} ، {سی}_{اس O_{ایکس}} = ۳۳۱٫۵۱ {(\frac{{آر}_{س}}{{آر}_{۰}})}^{- ۰٫۹۷} ، ppm$

(۶)

$O_{۳} ، {سی}_{O_{۳}} = ۹٫۴۸ {(\frac{{آر}_{س}}{{آر}_{۰}})}^{- ۲٫۳۴} ، ppm$

(۷)

جایی که Cx، ppm غلظت گاز اندازه گیری شده مربوطه است و متغیرهای a و b ضرایب مدل هستند. مقادیر تصحیح شده (آر_س/ر_۰) در محاسبات استفاده شد. مدل‌های گاز مربوطه از طریق داده‌های مشخصات فنی سنسور MQ-135 تعیین می‌شوند.

سنسور MQ-135 بر مکانیزم حسگر خاصی متکی است که در آن لایه حساس آن با گازها تعامل دارد و باعث تغییر در مقاومت الکتریکی آن می شود. در حالی که خود سنسور ذاتاً گازها را جدا نمی کند، می توان آن را کالیبره و پیکربندی کرد تا گازهای خاص را بر اساس الگوهای واکنش منحصر به فرد آنها تشخیص دهد. با تنظیم دقیق پارامترهای سنسور و استفاده از تکنیک های پیشرفته پردازش سیگنال، تشخیص گازهای مختلف و غلظت آنها امکان پذیر است و حسگر را قادر می سازد تا به طور موثر بین گازهایی مانند NO تمایز قائل شود._ایکس، بنابراین_ایکس، و O₃.

سنسور CO یک سنسور MQ-9 (Waveshare Electronics، شنژن، چین) استفاده شد. از طریق این حسگر، غلظت مونوکسید کربن تعیین شد. داده های خروجی آنالوگ سنسور به ورودی آنالوگ میکروکامپیوتر تک بردی وارد می شود. تبدیل داده های دریافتی از ADC به مقادیر ولتاژ در محدوده ۰-۵ V است. مقاومت بار و هوای تازه و همچنین مقاومت سنسور مشابه MQ-135 مشخص شده است زیرا از سازنده یکسان است و مقادیر یکسانی برای هر دو سنسور دارد. ضریب تصحیح رطوبت و دما برای سنسور MQ-9 تعیین شده است. دما و رطوبت نسبی با سنسور DHT22 اندازه گیری شد.

با توجه به مستندات فنی سنسور، معادله تصحیح به شکل زیر است:

$ج_{f} = - ۰٫۰۲ تی - ۰٫۰۰۴ (اچ - ۳۳) + ۰٫۰۰۰۲ {تی}^{۲} + ۰٫۰۰۰۰۴ تی (اچ - ۳۳)$

(۸)

جایی که ج_f یک عامل اصلاح است. تیدرجه سانتیگراد دمای محیط است. و اچ، %RH رطوبت نسبی هوا است.

برای تعیین غلظت گاز مربوطه از مدل درجه دو استفاده می شود که بیشتر در سنسورهای سری MQ-xxx استفاده می شود. برای سنسور MQ-9، این مدل دارای شکل زیر است:

$سی = ۵۹۵ {(\frac{{آر}_{س}}{{آر}_{۰}})}^{- ۲٫۲۴} ، ppm$

(۹)

جایی که سیppm غلظت گاز اندازه گیری شده مربوطه (CO) است. مقادیر تصحیح شده (آر_س/ر_۰) در محاسبات استفاده شد. مدل CO بر اساس داده های مشخصات فنی سنسور MQ-9 تعیین می شود.

فرآیند سنجش گاز با حسگرهای سری MQ به شرح زیر است:

گرمکن سنسور، بسته به مدل خاص سنسور MQ، دمای ماده حسگر را به سطح بهینه، معمولاً حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد، افزایش می دهد.
در حضور گاز هدف، مولکول‌های گاز روی سطح ماده حسگر جذب می‌شوند که منجر به تغییر در هدایت الکتریکی آن می‌شود.
با تغییر رسانایی ماده حسگر، مقاومت بین الکترود حسگر و الکترود بخاری نیز متفاوت است.
سپس تغییر مقاومت اندازه گیری می شود و به سیگنال الکتریکی که متناسب با غلظت گاز هدف است، تبدیل می شود.
سیگنال خروجی را می توان از طریق یک میکروکنترلر یا سایر اجزای الکترونیکی برای تفسیر یا نمایش داده پردازش کرد.

سنسور ذرات معلق (PM) از سنسور SDS011 (شرکت فناوری شاندونگ نووا، جینان، چین) استفاده شد که دارای خروجی دیجیتال است. دستگاه سنسور SDS011 دارای ولتاژ تغذیه ۵ ولت DC بوده و جریان مصرفی آن ۷۰ میلی آمپر ± ۱۰ میلی آمپر می باشد. رابط UART آن، در سطوح TTL، استفاده می شود. نرخ تازه سازی ۱ هرتز است (گزارش ها هر ۱ ثانیه است). این دستگاه PM2.5 و PM10 را به طور جداگانه اندازه گیری می کند، با محدوده ۰-۹۹۹٫۹ میکروگرم بر متر^۳. کتابخانه برای کار خود استفاده می شود.

با انجام یک اعتبارسنجی کامل و دقیق داده‌های دستگاه حسگر در برابر اندازه‌گیری‌های ایستگاه مرجع، صحت داده‌های حسگر تأیید شد و هرگونه مغایرت یا مشکل را می‌توان به سرعت شناسایی و برطرف کرد. اعتبارسنجی دقت داده ها برای استفاده موثر از دستگاه های حسگر در نظارت بر محیط زیست و فرآیندهای تصمیم گیری بسیار مهم است.

منبع:
۱- shahrsaz.ir , علوم شهری | متن کامل رایگان
,۲۰۲۳-۰۸-۲۴ ۰۳:۳۰:۰۰
۲- https://www.mdpi.com/2413-8851/7/3/90

علوم شهری | متن کامل رایگان

۳٫۱٫ دستگاه های حسگر

رایگان , شهری , علوم , کامل , متن

لغو پاسخ