Please use this identifier to cite or link to this item:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48124
Title: | Методи та програмно-апаратні засоби виявлення небезпечнихконцентрацій метану для попередження аварії на вугільних шахтах |
Other Titles: | Methods and hardware-software tools for detecting dangerous methane concentrations to prevent accidents in coal mines |
Authors: | Марценюк, Ігор Віталійович Martsenyk, Igor |
Affiliation: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя Ternopil Ivan Puluj National Technical University |
Bibliographic description (Ukraine): | Марценюк І.В. Методи та програмно-апаратні засоби виявлення небезпечних концентрацій метану для попередження аварії на вугільних шахтах : кваліфікаційна робота на здобуття ступеня магістр: спец. 123 — комп’ютерна інженерія / наук.кер. Р.О. Жаровський. — Тернопіль: ТНТУ, 2024. — 79 с. |
Bibliographic description (International): | Martsenyk I. Methods and hardware-software tools for detecting dangerous methane concentrations to prevent accidents in coal mines : Master Thesis „123 — Computer Engineering“ / Igor Martsenyk - Ternopil, TNTU, 2024 – 79 p. |
Issue Date: | 19-Dec-2024 |
Submitted date: | 26-Jun-2024 |
Date of entry: | 2-Feb-2025 |
Publisher: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
Country (code): | UA |
Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
Supervisor: | Жаровський, Руслан Олегович Zharovskyi, Ruslan |
Committee members: | Петрик, Михайло Романович Petryk, Mykhaylo |
UDC: | укд 681,518,3 |
Keywords: | 123 комп’ютерна інженерія моніторинг концентрацій газів виявлення метанупрограмно-апаратна система аварійне попередження methane detection sensor network monitoring of gas concentrations hardware and software system emergency warning. сенсорна мережа |
Number of pages: | 79 |
Abstract: | Кваліфікаційна робота присвячена розробці методів та засобів виявлення небезпечних концентрацій метану у вугільних шахтах з метою попередження аварій. Проведено аналіз сучасних методів і засобів виявлення метану, включаючи сенсорні технології, алгоритми обробки даних та інтеграцію з хмарними платформами. Запропоновано метод багатоступеневої обробки даних із сенсорів із використанням порогового аналізу, що забезпечує високу точність і надійність системи в умовах шахтного середовища.
Реалізовано апаратну частину системи, до складу якої входять сенсор метану MQ-9, мікроконтролер Arduino Leonardo та мікрокомп’ютер Raspberry Pi 3, які забезпечують збір, обробку та передачу даних. Розроблено алгоритмічне і програмне забезпечення для моніторингу концентрації метану, визначення прогнозування небезпечних рівнів і візуалізацію даних у реальному часі через хмарну платформу ThingSpeak.
Результати тестування підтвердили ефективність системи, її здатність виявляти небезпечні концентрації метану та забезпечувати оперативне оповіщення. Запропоновану систему можна впровадити у вугільних шахтах для підвищення безпеки праці та зниження ризиків аварійних ситуацій The qualification work is devoted to the development of methods and means for detecting dangerous concentrations of methane in coal mines in order to prevent accidents. An analysis of modern methods and means of methane detection, including sensor technologies, data processing algorithms and integration with cloud platforms, was carried out. A method of multi-stage processing of sensor data using threshold analysis is proposed, which ensures high accuracy and reliability of the system in the mine environment. The hardware of the system, which includes the MQ-9 methane sensor, the Arduino Leonardo microcontroller, and the Raspberry Pi 3 microcomputer, has been implemented, which provide data collection, processing, and transmission. Algorithmic and software was developed to monitor methane concentration, determine the prediction of dangerous levels, and visualize data in real time via the ThingSpeak cloud platform. The test results confirmed the effectiveness of the system, its ability to detect dangerous methane concentrations and provide prompt alerts. The proposed system can be implemented in coal mines to improve occupational safety and reduce the risk of accidents |
Content: | ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ 7 ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У СФЕРІ ВИМІРЮВАННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ МЕТАНУ У ВУГІЛЬНИХ ШАХТАХ 11 1.1. Аналіз сфери застосування систем виявлення небезпечних концентрацій метану 11 1.2. Загальні характеристики метану як небезпечного газу у вугільних шахтах 13 1.3. Апаратно-програмні засоби для виявлення небезпечних концентрацій метану 15 1.4. Сучасний стан наукових досліджень у сфері виявлення небезпечних концентрацій метану у вугільних шахтах 17 1.5. Висновки до розділу 1 25 РОЗДІЛ 2 МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ВІДДАЛЕНОГО МОНІТОРИНГУ НЕБЕЗПЕЧНИХ КОНЦЕНТРАЦІЙ МЕТАНУ 26 2.1. Аналіз методів виявлення метану у вугільних шахтах 26 2.2. Моделі та алгоритми контролю концентрації метану 29 2.3. Огляд сучасних сенсорних технологій для виявлення метану 31 2.4. Інтегровані системи моніторингу газових середовищ 33 2.5. Методи аналізу даних для виявлення небезпечних концентрацій метану 35 2.6. Метод багатоступеневої обробки даних із сенсорів із використанням порогового аналізу 37 2.7. Висновки до розділу 2 39 РОЗДІЛ 3 РЕАЛІЗАЦІЯ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ ДИСТАНЦІЙНОГО МОНІТОРИНГУ РІВНЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ МЕТАНУ 41 3.1. Апаратна реалізація системи дистанційного моніторингу концентрації метану 41 3.2. Реалізація алгоритмічного та програмного забезпечення системи 48 3.3. Інтеграція з хмарною IoT платформою 54 3.4. Результати тестування системи моніторингу 59 3.5. Висновки до розділу 3 61 РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 63 4.1. Охорона праці 63 4.2. Безпека в надзвичайних ситуаціях 65 4.3. Висновки до розділу 4 68 ВИСНОВКИ 69 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 70 Додаток А Тези конференцій 74 |
URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48124 |
Copyright owner: | © Марценюк Ігор Віталійович , 2024 © Martsenyk Igor, 2024 |
References (Ukraine): | Жаровський Р., Марценюк І., Паламар А. Комп'ютеризована система
виявлення небезпечних концентрацій метану на основі сенсорних мереж. Актуальні
задачі сучасних технологій : збірник тез доповідей ХIII міжнародної науково-
практичної конференції молодих учених та студентів (Тернопіль, 11-12 грудня 2024
року), Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2024. С. 492.
Жаровський Р., Марценюк І., Паламар А. Структура автоматизованої IoT-
системи для моніторингу концентрації метану в шахтах. Матеріали XII науково-
технічної конференції «Інформаційні моделі, системи та технології» Тернопільського
національного технічного університету імені Івана Пулюя (Тернопіль, 18-19 грудня
2024 року), Тернопіль: ТНТУ, 2024. С. 127. Луцик Н.С., Луцків А.М., Осухівська Г.М., Тиш Є.В. Програма та методичні рекомендації з проходження практики за тематикою кваліфікаційної роботи для студентів спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія» другого (магістерського) рівня вищої освіти усіх форм навчання. Тернопіль: ТНТУ. 2024. 45 с. Луцик Н.С., Луцків А.М., Осухівська Г.М., Тиш Є.В. Методичні рекомендації до виконання кваліфікаційної роботи магістра для студентів спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія» другого (магістерського) рівня вищої освіти усіх форм навчання. Тернопіль. 2024. 44 с. Варавін А.В., Лещишин Ю.З., Чайковський А.В. Методичні вказівки до виконання курсового проєкту з дисципліни «Дослідження і проєктування комп’ютерних систем та мереж» для здобувачів другого (магістерського) рівня вищої освіти спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія» усіх форм навчання. Тернопіль: ТНТУ, 2024. 32 с. Єгорченко Р.Р., Коптовець О.М., Федоренко Е.А., Фелоненко С.В. Оцінка ефективності проектів способів та засобів шахтної дегазації метановугільних родовищ. Нафтогазова інженерія та технології, 2023. С. 259-269. Вовна О., Зорі А. Результати розробок і досліджень комп’ютеризованих інформаційно-вимірювальних систем концентрації метану та пилу в рудничній атмосфері шахт. Науковий вісник ДонНТУ, 2016. №1 (1). С. 55-62. Kobylianskyi B., Mуkhalchenko H. Improvement of safety management system at the mining enterprises of Ukraine. Mining of Mineral Deposits, 2020. 14(2). P. 34-42. Koptoń H., Wierzbiński K. The balance of methane and ventilation as a tool for methane hazard assessment in the areas of longwalls exploited in hard coal mines. Journal of Sustainable Mining, 2014. 13(4). P. 40-46. Brodny J., Felka D., Tutak M. The use of the neuro-fuzzy model to predict the methane hazard during the underground coal mining production process. Journal of Cleaner Production, 2022. 368, P. 133258. Marek U. Monitoring of methane and rockburst hazards as a condition of safe coal exploitation in the mines of Kompania Weglowa SA. Procedia Earth and Planetary Science, 2009. 1(1). P. 54-59. Vasylkivskyi I., Ishchenko V., Pohrebennyk V., Palamar M., Palamar A. System of water objects pollution monitoring. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management (SGEM 2017), Vienna, Austria, November, 27–29, 2017. Vol. 17, No. 33. P. 355-362. Palamar A., Karpinski M., Palamar M., Osukhivska H., Mytnyk M. Remote Air Pollution Monitoring System Based on Internet of Things. CEUR Workshop Proceedings, 2nd International Workshop on Information Technologies: Theoretical and Applied Problems, Ternopil, Ukraine, November 22–24, 2022. Vol. 3309. P. 194-204. Погребенник В.Д., Клим Г.І., Бордун І.М., Пташник В.В., Паламар А.М. Системи оперативного контролю інтегральних параметрів водного середовища. Т. 2. Елементи комп’ютерних систем оперативного контролю: колективна монографія. Житомир: Видавничий дім «Бук-Друк», 2021. 180 c. Palamar A., Palamar M. Fire Safety Monitoring System Based on Internet of Things. CEUR Workshop Proceedings, 2023. 1st International Workshop on Computer Information Technologies in Industry 4.0 (CITI 2023), Ternopil, Ukraine, June 14-16, 2023. Vol. 3468. P. 164-172. |
Content type: | Master Thesis |
Appears in Collections: | 123 — комп’ютерна інженерія |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
Igor_Martsenyk.pdf | 4,04 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Admin Tools