Details

Целью работы является автоматизация системы контроля биореактора лабораторной установки ВШТБ ИСИ ФГАОУ ВО «СПбПУ» для повышения эффективности мониторинга состояния биореактора в процессе анаэробного сбраживания органосодержащих отходов. Решены следующие задачи: сравнительный анализ и дальнейший выбор датчика углекислого газа СО2; выбор элементной базы для автоматизации системы контроля; формирование структурной схемы работы датчика; разработка кода для реализации автоматизированной системы контроля на базе Arduino IDE с использованием выбранной элементной базы; попытка создания аналога предложенной системы на базе лабораторной установки ВШТБ ИСИ ФГАОУ ВО «СПбПУ». Для решения описанных задач использовалась среда Arduino IDE для формирования кода, САПР «КОМПАС-3D» для создания структурных схем, указывается сервер ThingSpeak в качестве терминала для работы системы удалённого контроля. В результате работы была предложена автоматизированная система контроля состояния биореактора, элементная база для её реализации. Проведены исследования работоспособности предоставленных лабораторией датчиков для дальнейшего использования в работе автоматизированной системы контроля. Благодаря полученным результатам разработана система, способная полностью заменить ручное подключение газоанализатора сотрудником лаборатории, предоставляющая актуальные визуализированные в графиках данные в онлайн режиме. Дальнейшее развитие проекта направлено на объединение датчиков внутри биореакторов в одну систему, на выбор более совершенных технологий для обеспечения более эффективной работы системы, на рассмотрение альтернативных способов передачи данных в сеть и на увеличение количества функций в вопросах контроля работающих внутри биореакторов датчиков.

The objective of this work is to automate the bioreactor control system of the laboratory installation of the SPbPU to increase the effectiveness of monitoring the state of the bioreactor in the process of anaerobic digestion of organo-containing waste. Tasks solved: comparative analysis and further selection of a CO2 carbon dioxide sensor; selection of an element base for automation of the control system; formation of a structural diagram of the sensor; development of code for the implementation of an automated control system based on the Arduino IDE using the selected element base; an attempt to create an analog of the proposed system based on the laboratory installation of the SPbPU. The results were achieved using Arduino IDE environment to generate code, CAD «KOMPAS-3D» to create structural diagrams, ThingSpeak server as a terminal for the remote-control system. As a result of the work, an automated bioreactor condition monitoring system and an element base for its implementation were proposed. Studies of the operability of sensors provided by the laboratory for further use in the operation of an automated control system have been carried out. Due to the results obtained, a system has been developed that can completely replace the manual connection of the gas analyzer by a laboratory employee, providing up-to-date graphed data online. Further development of the project is aimed at combining sensors inside bioreactors into one system, at choosing more advanced technologies to ensure more efficient operation of the system, at considering alternative ways of transmitting data to the network and at increasing the number of functions in monitoring sensors operating inside bioreactors.