Drony pro měření kvality ovzduší: Principy a technologie

V dnešní době se drony stávají stále populárnějšími nástroji v mnoha odvětvích. Jednou z oblastí, kde drony nacházejí uplatnění, je měření kvality ovzduší.

Co je FPV dron?

FPV znamená First Person View, tedy pohled z první osoby. Znamená to, že v brýlích (goggles) vidíš obraz přenášený přímo z kamery umístěné na tvém FPV dronu. Je to tedy, jako bys letěl ty sám.

FPV létání zahrnuje 3 disciplíny: racing, freestyle a cinematic.

• Racing neboli závodění je jen o jednom: být co nejrychlejší na složité trati.
• Freestyle neboli akrobatické létání je plné adrenalinu. Pilot předvádí své umění v přírodě nebo industriálním prostředí. S dronem dělá různá salta a jiné triky, čímž obohatí své záběry.
• Cinematic létání je kombinace techniky z racingu a umění z freestyle. Pilotům disciplíny cinematic jde o co nejkrásnější záběry krajiny, zajímavostí nebo pohyblivých předmětů, jde tedy o drony na focení a natáčení.

Principy fungování dronů

Drony jsou typické tím, že se ve vzduchu dovedou nejen pohybovat, ale také zůstat na jednom místě. Ve vzduchu je drží aerodynamický vztlak, který vytvářejí točící se vrtule neboli rotory. Změny směru létání kvadrokoptéry je dosaženo zrychlením či zpomalením jednotlivých rotorů.

Základem toho, že se dron vznáší, je počítač - malá, lehká řídící jednotka vybavená gyroskopy a akcelerometry, které sledují polohu stroje, podle které následně upraví chod motorů. Aby ale dron mohl být uveden do pohybu, potřebuje pilota. K přenosu jeho pokynů do dronu slouží právě již zmíněná vysílačka se dvěma páčkami.

Čtěte také: Jak správně ohlásit emise kotle?

Je dobré vědět, že stejně fungují vrtule, které jsou na téže diagonále - to znamená, že každé dvě vrtule, které jsou přímo vedle sebe, se otáčí opačným směrem. Pokud chceme letět dopředu, je zapotřebí přidat plyn a zároveň dron dostatečně naklonit tak, aby letěl požadovaným směrem. Nastane následující situace - obě přední vrtule zpomalí, zatímco ty zadní zrychlí (obecně - vrtule zpomalí na té straně, na kterou se dron naklání). Platí, že čím větší náklon, tím více je třeba plynu, aby dron letěl rovně.

Před samotným létáním pilot nejdříve musí zkontrolovat, jestli se všechny vrtule točí přesně podle pokynů řídící jednotky. V pohybu jim často brání třeba nečistoty namotané na ose motoru. Veškeré odchylky od normálu mohou vést k neovladatelnosti stroje. Piloti, kteří znají principy fungování dronu už jsou mnohdy schopni příčinu problému odhalit zkraje letu podle jeho chování.

Dolet a výdrž dronu

Dosah dronu je něco, co úzce souvisí s kvalitou stroje a pro ovládání dronu především vysílačky a přijímače, pro video pak videovysílače na dronu a FPV brýlí. Lepší dron je vhodné si pojistit co nejkvalitnějším přijímačem, který může zajistit, že dron bude přijímat pokyny i na několik kilometrů. Vše závisí mimo jiné také na překážkách mezi samotným dronem s přijímačem a anténami vysílačky.

Nejjednodušší způsob získání největšího dosahu je správné nasměrování antén. Měly by být různoběžné - nejsilnější signál jde do stran a nejslabší tam, kam anténa míří. Nejčastěji se používají dva typy antén - všesměrová a směrová. Všesměrová signál rozptýlí do všech stran, kdežto směrová (na brýlích) vysílá jeden přímočarý paprsek a hodí se tak na long range.

A jak dlouho vydrží dron ve vzduchu? Vše záleží právě na výkonu baterie, váze/zátěži dronu a náročnosti triků, které pilot provádí. To znamená, že při klidných cinematických záběrech sice bude dron kvůli kamerce vážit víc, ale baterku ušetří šetrné zacházení. U závodění naopak dostávají zabrat motory, které vysosají baterku rychleji. Prostě čím klidnější a lehčí let, tím větší výdrž.

Čtěte také: Postupy měření emisí 2T

Drony pro měření kvality ovzduší

Drony osázené senzorovou technikou lze vhodně použít pro horizontální a vertikální monitoring kvality ovzduší.

Drony je možno vybavit nejrůznější senzorovou a analytickou technikou. Například přístroj Fidas Frog umožňuje měření koncentrací prachových částic. Zařízení je schopno měřit současně PM1, PM2.5, PM4, PM10, TSP i počet částic a jejich velikostní distribuci v rozmezí velikosti 0.18 - 100 µm.

Dron lze osadit také zařízením Scentroid flying laboratory DR1000 a umožňuje použití až 5 senzorů pro monitorování současně. Zařízení je vybaveno senzory pro detekci VOC, NH3, NO, NO2 a SO2 a senzory pro měření PM1, PM2.5 a PM10.

Sada pro kontrolu kvality ovzduší v1.1

Sada pro kontrolu kvality ovzduší v1.1 je pokročilé zařízení pro monitorování kvality ovzduší. Díky vestavěným senzorům SEN55 a SCD40 a 1,54palcovému e-ink displeji monitoruje částice ( PM1.0, PM2.5, PM4, PM10), teplotu, vlhkost, VOC a koncentraci CO2 .

Sada pro kvalitu ovzduší v1.1 je pokročilé, energeticky úsporné zařízení určené pro monitorování kvality ovzduší v různých prostředích . Ve srovnání s předchozí verzí využívá nová verze ovladač M5StampS3A , který nabízí optimalizaci energie a vylepšenou WiFi anténu.

Čtěte také: LPG emise Zlín a Fryšták

Sada pro kvalitu ovzduší je vybavena 1,54palcovým e-ink displejem s rozlišením 200 x 200 px, což umožňuje jasné zobrazení výsledků monitorování v reálném čase. Integrované senzory SEN55 a SCD40 umožňují monitorování parametrů, jako jsou pevné částice (PM1.0, PM2.5, PM4, PM10), teplota, vlhkost, VOC a koncentrace CO2, což umožňuje přesné posouzení kvality ovzduší v jakékoli místnosti. Vestavěná baterie s kapacitou 600 mAh a obvod RTC s funkcemi spánku a probuzení zajišťují dlouhodobé používání s minimální spotřebou energie .

• Senzor SCD40 je zodpovědný za přesné měření koncentrace oxidu uhličitého (CO2) ve vzduchu . To umožňuje zařízení Air Quality Kit v1.1 nejen monitorovat částice a plynné znečišťující látky, ale také nepřetržitě monitorovat hladiny CO2, což je obzvláště důležité v uzavřených prostorách .
• Sada pro kontrolu kvality ovzduší v1.1 je plně kompatibilní s oblíbenými programovacími prostředími, jako jsou Arduino IDE , UiFlow2 , ESP-IDF a PlatformIO , což umožňuje flexibilní konfiguraci a přizpůsobení zařízení individuálním potřebám. Zařízení navíc podporuje vývoj aplikací pomocí knihoven M5Unified a M5GFX.

Měření parametrů VZT pro posouzení kvality vnitřního prostředí

Pomocí speciálních měřicích zařízení se provádí měření tlaku a průtoku vzduchu v jednotlivých částech systému. Na koncových prvcích nás zajímá primárně průtok, ale i rychlost proudění, protože ta ve výsledku ovlivňuje rychlost proudění v pobytovém prostoru. A to výrazně ovlivňuje pohodu uživatelů.

Požadavky na výběr míst pro měření jsou poměrně náročné, protože potřebujeme přímý úsek potrubí, obvykle se uvádí ve směru proudícího vzduchu, 10 ekvivalentních průměrů před a 5 ekvivalentních průměrů za místem měření.

Průtoky a rychlosti proudění vzduchu v potrubí se měří pomocí různých typů měřicích zařízení, z nichž každé má své vlastní využití a výhody v závislosti na konkrétní situaci. Anemometry jsou zařízení určená k měření rychlosti proudění vzduchu. Pitotovy trubice měří tlak proudícího média, což lze použít k určení rychlosti proudění vzduchu. Termoanemometry kombinují měření teploty a rychlosti vzduchu k výpočtu průtoku vzduchu.

Ve videu se věnujeme měření rychlosti proudění vzduchu, z naměřených hodnot pak můžeme dopočítávat průtok vzduchu. Z hodnot pak může být posuzována účinnost vzduchotechnických jednotek.

Kontrola vzduchotechnického potrubí by měla být prováděna pravidelně jako součást preventivní údržby a také před uvedením systému do provozu po jakýchkoli úpravách nebo opravách. Prověřte vizuálně všechna vzduchotechnická potrubí, včetně průchodů, spojů, křižovatek a ventilů. Vzduchotechnické potrubí je také testováno na těsnost, aby se zajistilo, že není žádný únik vzduchu.

Jestliže jednotka obsahuje filtry, měří se účinnost filtrů a schopnost odstraňovat částice z vzduchu. Tyto metody mohou být použity, stejně jako u potrubí, samostatně nebo v kombinaci.

Dillí a boj proti znečištění ovzduší

Úřady v Dillí v úterý podnikly experiment, při kterém se nad městem, jehož obyvatele dusí smog, pokusily uměle vyvolat déšť. Letadlo v mracích nad některými čtvrtěmi indické metropole rozptýlilo chemikálie, které mají kromě deště pročistit ovzduší. Dillí v současné době trpí extrémně špatným ovzduším. Příčin je více, ale do značné míry se jedná o vliv obrovského množství znečištění souvisejícího se svátkem Díválí. Dillí a přiléhající region, oblast s více než třiceti miliony obyvateli, ale i běžně patří mezi místa s nejvíce znečištěným ovzduším na planetě.

Dillí je podle švýcarské databáze IQAir hlavním městem s nejhorší kvalitou vzduchu na světě a situace se každoročně zhoršuje v zimě, kdy zemědělci v okolních státech pálí zbytky rostlin na polích - v chladných teplotách se dým nerozptýlí a naopak se ještě promísí se znečištěním z aut a průmyslu. Míra znečištění je často dvacetkrát vyšší než bezpečné limity stanovené Světovou zdravotnickou organizací.

Indické úřady zavádějí zákazy ve stavebnictví, omezují generátory na naftu, nasazují rozprašovače vody a speciální protismogová děla a podnikají další opatření pro zlepšení kvality ovzduší. Nicméně kritici upozorňují, že je nutné přistoupit k dlouhodobému řešení, které by vedlo k výraznému omezení samotného znečištění.

Krišna Ačuta Raó z centra pro výzkum atmosféry Indického technologického institutu říká, že umělé vyvolávání srážek je neefektivní, protože znečištění to dokáže rozptýlit jen na několik dnů a poté se kvalita ovzduší vrátí na původní úroveň. Místo toho navrhuje zavést přísné zákony, které by vedly k omezení emisí ze všech zdrojů, včetně různých průmyslových odvětví, dopravy a stavebnictví. V tom vidí jedinou možnost, jak pročistit ovzduší v Indii, píše AP.

Jak funguje ovlivňování deště

Umělé vyvolávání deště, odborně nazývané cloud seeding neboli osévání mraků, je meteorologická technika, která má podpořit vznik nebo zesílení srážek z už existujících oblaků. Nefunguje tedy na jasné obloze, kde žádné mraky nejsou. Princip spočívá v tom, že se do vhodných typů oblaků (musí být dostatečně mohutné) vnášejí látky, které napomáhají tvorbě dešťových kapek nebo ledových krystalků. Těmito látkami bývají nejčastěji jodid stříbrný, chlorid sodný nebo suchý led. Tyto částice slouží jako takzvaná kondenzační jádra, na nichž se vodní pára z okolního vzduchu může srážet.

Tento proces může probíhat letecky nebo ze země. V leteckém postupu letadla vybavená rozprašovacími zařízeními rozptylují uvedené látky přímo do vhodných vrstev oblaků, nejčastěji do kumulonimbů nebo altokumulů. Při pozemním postupu se používají speciální generátory, které vypouštějí chemikálie ve formě aerosolu, jež vítr zanáší do atmosféry.

Jakmile se v oblaku začne vytvářet větší množství kondenzačních jader, vznikají větší kapky vody nebo ledové krystalky, které se následně spojí a padají k zemi v podobě deště nebo sněhu.

Tato metoda se používá v zemědělství pro zlepšení zavlažování, v boji proti suchu nebo například pro omezení krupobití. Účinnost cloud seedingu ale není ani zdaleka stoprocentní a závisí na mnoha faktorech, jako jsou teplota, vlhkost, druh oblaku či proudění vzduchu. Kromě toho se diskutuje i o ekologických dopadech - zejména o možném hromadění jodidu stříbrného v půdě a vodě.

Funguje navíc jen v omezeném rozsahu, tedy nad poměrně malou oblastí několika desítek kilometrů čtverečních.

tags: #drony #měření #kvality #ovzduší #princip

Oblíbené příspěvky:

• Čisté fasády: Příčiny a řešení
• Jak snížit odpad ve Znojmě
• Lysá nad Labem: Kvalita ovzduší
• Jak motivovat děti k recyklaci
• Tradiční vs. moderní svoz odpadu