بخشی از مقاله
چكيده
امروزه آلودگي هوا در شهرهاي ايران، و ارائه يك راهحل مناسب براي حل آن يكي از معضلات مهم محافل علمي بهشمار مي-رود. مسئله آلودگي هوا كه داراي دو بخش گاز و ذره است اثرات زيانباري بر سلامت انسان و ساير موجودات گذاشته است. با توجه به اينكه تاكنون در ايران سامانهاي براي سنجش گازهاي آلاينده موجود در هوا طراحي و ساخته نشده است و يا تعداد گازهاي اندازهگيري شده بسيار محدود است، در پژوهش حاضر سامانه سنجش آلايندههاي گازي براي تعيين مقاديرگازهاي, SO2 , NOx NO2 , Benzene, CH4 ,O3 , H2 ,Alc ,CO, ,NH3 طراحي شده و مورد استفاده قرار گرفته است.
١ مقدمه
هوا عاملي مهم براي حيات موجودات زنده محسوب ميشود و هرگونه آلودگي موجود در آن ميتواند سبب بهخطر افتادن زندگي موجودات زنده شود. هر آنچه كه كيفيت طبيعي هوا را تغيير دهد آلودگي هوا ناميده ميشود. گازها يكي از آلايندههاي اصلي هوا به شمار ميروند و تمامي آلايندهها بر روي دستگاه تنفسي اثر گذاشته و موجب افزايش علائم ريوي در بيماران مي-شوند. از اين رو، طراحي سامانهاي متشكل از گازهاي آلاينده ميتواند نقش بسزايي در ارزيابي كيفيت هوا داشته باشد.
اولين گام براي حل مشكل آلودگي هوا ارزيابي و اندازهگيري است كه از مهمترين عوامل نيز به شمار ميرود. تاكنون پژوهشهاي مختلفي در زمينه اندازهگيري آلايندههاي جوي انجام شده است كه از مهمترين آنها ميتوان پژوهشهاي زير را نام برد: راحمي و همكاران - ١٣٨٧ - منابع مختلف آلودگي هوا در صنايع نفت و گاز، آلودگيهاي حاصل از فلزات و گازهاي خروجي از كورهها را مورد بررسي قرار دادند.
اميدي و همكاران - ١٣٩٣ - مقادير جرمي آلايندههاي گازي نظير كربن مونواكسيد، اكسيدهاي نيتروژن، كربن دي اكسيد و گوگرد دي اكسيد خارج شده از دودكش كارخانه سيمان دورود را با دستگاه تستو مورد مطالعه قرار دادند. خدادادي و همكاران - ٢٠٠٢ - با استفاده از نوعي سنسور نيمه هادي به تشخيص گازهاي متان و كربنمونواكسيد پرداختند. الموآيد و همكاران - ٢٠٠٧ - به كمك طيف سنجي و با استفاده از سري فوريه گازهاي آلاينده را در فركانسهاي تراهرتز مورد بررسي و مطالعه قرار دادند. در تحقيق ديگري شبان و همكاران - ٢٠١٦ - از مدلهاي پيشبيني براي تعيين آلايندههاي گازي در هواي شهري استفاده نمودند.
همچنين در زمينه طراحي و ساخت سامانه سنجش آلاينده ها مي توان به كارهاي زير اشاره نمود: سوريا وانشي و همكاران سامانهاي را براي اندازهگيري سه گاز كربن مونواكسيد، گوگرد دي اكسيد و نيتروژن مونواكسيد طراحي كردند. راجو و همكاران - ٢٠١٣ - سيستم سنجش سه آلاينده كربن مونواكسيد، كربن دي اكسيد و گوگرد دي اكسيد را طراحي كردند.
٢ روش تحقيق
سامانه اندازهگيري آلايندههاي گازي از دو بخش اساسي سخت افزاري و نرمافزاري تشكيل شده است. بخش سخت افزاري كه با بهرهگيري از بردهاي ديجيتالي، سنسورهاي آنالوگي، و قطعات الكترونيكي طراحي و پيادهسازي شده است، مسئوليت اندازه-گيري و محاسبه مقدار آلايندههاي جوي را برعهده دارد و بخش نرمافزاري مسئوليت دريافت اطلاعات از بخش سختافزاري و نمايش اطلاعات را برعهده دارد.
٢-١ بخش سخت افزاري
بخش سختافزاري سامانه اندازهگيري آلايندههاي گازي پيشنهاد شده بر پايه جديدترين فناوريهاي توليد شده، طراحي و پيادهسازي شده است تا بتواند آلايندههاي موجود در هوا را با بيشترين دقت اندازهگيري نمايد. در اين سامانه ابتدا مقدار گاز توسط سنسورها اندازهگيري ميشود سپس اين سنسورها ميزان هر يك از گازها را با ارائه ولتاژ متناظر با آن بر روي پايه خروجي ارائه مي كنند. با توجه به رابطه رياضي بين ولتاژ خروجي و مقدار آلاينده موجود در هوا ميتوان مقدار ppb هر يك از گازها را توسط معادله مربوط به آن سنسور محاسبه نمود. لازم به ذكر است كه سنسورهاي استفاده شده ، داراي زمان پاسخگويي در بازه ٣٠ الي ٦٠ ثانيه هستند. تصوير سامانه در شكل ١ آورده شده است.
٢-١ بخش نرم افزاري
بخش نرمافزاري سامانه اندازهگيري آلايندههاي گازي پيشنهاد شده از دو بخش اصلي پايگاه داده و رابط گرافيكي كاربري تشكيل شده است كه در بخش اول پس از دريافت اطلاعات مرتبشده و برچسبگذاري شده از بخش سخت افزاري، دادهها در جداول قرار گرفته و در پايگاه داده ذخيره ميشوند و در بخش دوم يك محيط كاربري گرافيكي بسيار ساده فراهم آورده است تا نتايج اندازهگيري و تحليل را در دو محيط عددي و گرافيكي شامل ترسيم نمودار زماني به كاربران ارائه نمايد.
محيط گرافيكي ارائه شده داراي دو قسمت براي نمايش اطلاعات است. قسمت اول كه نمايش عددي داده هاست مقدار اندازهگيري شده هر يك از گازها را به صورت لحظهاي نمايش ميدهد. قسمت دوم كه ارائه مقدار گازهاي اندازهگيري شده در بازه زماني ٢٤ ساعته است قابليت تحليل روند تغييرات مقدار هر يك از گازها را به كاربران ميدهد. محيط گرافيكي طراحي شده را در شكل ٢ ميبينيد.
در اين بخش به ارائه نتايج حاصل از اندازهگيري ده آلاينده گازي در يك چهار راه چهارزمانه از ساعت ٩ تا ١٥ ميپردازيم كه نتايج در ادامه ارائه خواهد شد. لازم به ذكر است كه خروجيهاي دستگاه فوق الذكر جهت بررسي صحت دادهها با دادههاي دريافتي از سازمان محيط زيست مقايسه شده و صحت اطلاعات اين سامانه توسط سازمان محيط زيست استان كرمانشاه مورد تاييد قرار گرفته است.
