Вы здесь

Умная система очистки воздуха

Умная система очистки воздуха
Задача: 
Разработать концепцию нового типа фильтров, который позволит эффективно очищать воздух.

Лучший проект форума «Открытые Инновации-2014″ 15 октября 2014 года в НИТУ «МИСиС» при поддержке Центра развития молодежного предпринимательства прошла молодежная программа форума «Открытые инновации». Свои проекты на форуме презентовали НИТУ «МИСиС», Технополис «Москва», УрГЭУ, Plug and Play Dagestan, ДВФУ и Медиацентр СГАУ. Победители каждой площадки автоматически попали в список самых перспективных инновационных проектов России и других стран мира «100 инноваторов» с возможностью представить свои идеи крупнейшим инвесторам, проконсультироваться с ведущими экспертами в сфере высоких технологий, встретиться с представителями институтов развития и венчурных фондов, обменяться опытом с зарубежными коллегами и принять участие в пленарных заседаниях и специальных мероприятиях основной программы Форума «Открытые инновации-2015». В НИТУ «МИСиС» лучшей была признана работа нашей компании. Проект под названием «Умная система очистки воздуха» предлагает решение, позволяющее проводить анализ состава воздуха в бытовых помещениях,  определять наличие примесей и частиц пыли в воздухе и производить активные действия по очистке.

Проблема В двадцать первом веке мы до сих пор не знаем, чем дышим. Воздух, который нас окружает, это смесь газов различного состава. Некоторые из них для нас необходимы, некоторые нейтральны, но некоторые – вредны. Это могут быть как испарения от  пластиковых игрушек, так и испарения оконные рам при воздействии на них прямых солнечных лучей. Последнее достаточно актуально для нашей особо жаркой летней погоды. Помимо прочего, в составе воздуха могут находиться выхлопные газы, которые попадают в наш дом с автомагистралей при проветривании. Также, мы дышим пылью. Собственной пылью, частичками собственной кожи, а также тканей, микробов, бактерий. Все это оседает в нашем организме и выводится достаточно тяжело. Кроме того, высокие концентрации пыли могут быть радиоактивны и способствовать развитию онкологических заболеваний. Перечисленное выше не означает, что необходимо перестать дышать или срочно уехать в лес. Многие из нас — жители мегаполисов, и мы никуда не денемся от ситуации в которой находимся. В то же время, мы можем повлиять на обстановку.

 Умная система очистки воздуха

 Приемный блок

 

Решение

В качестве решения данных проблем предлагается новая система мониторинга воздуха, состаящая из двух устройств – анализатор и система очистки. Эти проборы в паре способны не только определять состав воздуха, но и принимать активные меры в случае отклонения состава воздушной смеси от  нормы. Подавляющее большинство домашних фильтров воздуха недостаточно умны. Они просто прогоняют воздух через множество фильтров, шумят, но не понимают, выполняют ли они полезную работу, потребляя при этом значительное количество электроэнергии. Конструкция прибора — результат инженерного проектирования, она основывается на базе интерферометра Майкельсона, конструкции, разработанной еще в 1850 году для обнаружения солнечного эфира. На конструкции интерферометра Майкельсона основываются практически все современные газоанализаторы, от лабораторных устройств до военных приборов. Пора сделать так, чтобы эта технология стала служить людям в быту. Людям пора дать возможность узнать, чем они дышат, и принимать меры в случае неудовлетворительного состава воздуха.

Умная система очистки воздуха

Модуль очистки

Описание конструкции

Устройство состоит из двух блоков – пассивного анализа и активной системы очистки.  Основное требование к системе —  способность вписываться в существующую экосистему умного дома.

 Внутренняя компоновка модуля. Умная система очистки воздуха

Внутренняя компоновка модуля

 

Внутренняя компоновка модуля Блок пассивного анализа состоит из интерферометра Майкельсона, состоящего из двух полупрозрачных стекол и двух зеркал, одно из которых зафиксировано, а второе может двигаться. Входящий пучок света проходит через объектив, формирующий на выходе параллельный пучок, попадающий на интерферометр. На выходе усиленный пучок, разделенный в интерферометре надвое, отразившийся от двух зеркал и собравшийся вновь, пройдя через  объектив, попадает на фотодетектор. Сигнал с фотодетектора усиливается, передается по каналу беспроводной связи на персональный компьютер, где обрабатывается. Для управления подвижным зеркалом используется ПИД-регулятор. 

 

Внутреннее устройство приемного блока. Умная система очистки воздуха

 Внутреннее устройство приемного блока

 

Модуль активной очистки состоит из фильтра сбора пыли, оборудованного детектором пылевых частиц. Модель в реальном времени производит мониторинг концентрации пыли в воздухе и в случае превышения нормы включает активную фильтрацию воздуха. Помимо этого, он включается по сигналу от модуля пассивного анализа. В связи с тем, что подсистема пассивного мониторинга должна быть защищена от механических воздействий, воздействия вибраций, и располагаться в углу комнаты в направлении окна, а подсистема активной очистки должна быть расположена по возможности ближе к центру комнаты и в ходе своей работы в связи с наличием подвижных частей будет вибрировать при работе, две описанные выше подсистемы должны быть реализованы в виде двух различных устройств, работающих в связке для обеспечения одной общей задачи – обеспечения чистого воздуха в помещении.

 

Устройство в помещении. Умная система очистки воздуха

Устройство в помещении

 

Устройства взаимодействуют с домашним компьютером, передавая на него данные для дальнейшей обработки по протоколам WI-FIи BLUETOOTH. Система спроектирована таким образом, чтобы взаимодействовать с существующими умными устройствами в Вашем доме – например, вытяжками, клапанами открытия/закрытия окон (для защиты от выхлопных газов транспорта в случае их повышенной концентрации). Информация о собранных данных доступна через глобальную сеть, а также через приложение на смартфоне. В случае значительного повышения концентрации высылается смс-оповещение на указанные номера.

 

Модуль очистки в помещении. Умная система очистки воздуха

Модуль очистки в помещении

 

Если в результате определения концентраций обнаружено превышения значений вредных примесей, система включает вытяжки, запускает модуль фильтрации на полную мощность. В случае возникновения пожара в помещении данная система может сработать быстрее, чем датчики задымления, что может снизить негативные последствия пожара. Облик устройства должен быть легко вписывающимся в интерьер, в связи с чем предполагается наличие не более трех цветов для корпуса устройства – белый металлик, черный анод, коричневый дуб. Форма устройства должна быть максимально простой, не отвлекающей не себя внимание, и не мешающей. Оптимальной предполагается форма цилиндрической тонкой таблетки габаритным размером 16 см и высотой 4,5 см для фотоприемного блока и формой цилиндрического стакана для блока очистки.

 

ER 52