Файл: Автоматизированная беспроводная система измерений параметров окружающей среды.pdf

Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Кибернетики
Направление подготовки Стандартизация и метрология
Кафедра систем управления и мехатроники
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
Тема работы
Автоматизированная беспроводная система измерений параметров окружающей среды
УДК 004.31:551.508
Студент
Группа
ФИО
Подпись
Дата
8Г31
Бауэр Евгения Сергеевна
Руководитель
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ассистент каф. СУМ
Худоногова
Людмила Игоревна
КОНСУЛЬТАНТЫ:
По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ассистент каф. МЕН
Николаенко
Валентин Сергеевич
По разделу «Социальная ответственность»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Инженер
Маланова Наталья
Викторовна к.т.н.
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:
Зав. кафедрой
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
СУМ
Губин Владимир
Евгеньевич к.т.н.
Томск – 2017 г.

2
Планируемые результаты обучения по направлению 27.03.01
«Стандартизация и метрология»
Код ре- зультата
Результат обучения (выпускник должен быть готов)
Требование ФГОС ВПО, критери- ев и/или заинтересованных сторон
Профессиональные компетенции
Р1
Применять современные базовые и специальные есте- ственнонаучные, математические и инженерные зна- ния для решения комплексных задач метрологического обеспечения, контроля качества, технического регули- рования и проверки соответствия с использованием существующих и новых технологий, и учитывать в своей деятельности экономические, экологические аспекты и вопросы энергосбережения
Требования ФГОС (ОК-12, 13, 15,
16, 19; ПК- 17, 18, 19, 21, 22, 26).
Критерий 5 АИОР (п.1.1, 1.3), со- гласованный с требованиями меж- дународных стандартов EURACE и
FEANI
Р2
Выполнять работы по метрологическому обеспечению и техническому контролю, определять номенклатуру измеряемых и контролируемых параметров, устанав- ливать оптимальные нормы точности и достоверности контроля, выбирать средства измерений и контроля, предварительно оценив экономическую эффектив- ность техпроцессов, кроме того, уметь принимать ор- ганизационно-управленческие решения на основе эко- номического анализа
Требования ФГОС (ОК-5,ПК-3, 4,
8, 12, 23, 24). Критерий 5 АИОР
(п.1.4, 1.5, 1.6), согласованный с требованиями международных стандартов EURACE и FEANI
Р3
Выполнять работы в области стандартизации и серти- фикации: по созданию проектов стандартов, методиче- ских и нормативных материалов и технических доку- ментов, по нормоконтролю и экспертизе технической документации, участвовать в проведении сертифика- ции продукции, услуг, систем качества и систем эко- логического управления предприятием, участвовать в аккредитации органов по сертификации, измеритель- ных и испытательных лабораторий
Требования ФГОС (ОК-17, 19; ПК-
1, 6, 7, 8, 11, 14, 16, 17, 18, 21, 24).
Критерий 5 АИОР (п.1.5, 1.6), со- гласованный с требованиями меж- дународных стандартов EURACE и
FEANI
Р4
Выполнять работы в области контроля и управления качеством: участвовать в оперативной работе систем качества, анализировать оценку уровня брака и пред- лагать мероприятия по его предупреждению и устра- нению, участвовать в практическом освоении систем менеджмента качества
Требования ФГОС (ОК-3, 9, 15,
ПК-2, 5, 11, 12, 13, 15, 21). Крите- рий 5 АИОР (п. 1.5, 1.6), согласо- ванный с требованиями междуна- родных стандартов EURACE и FE-
ANI
Р5
Использовать базовые знаний в области экономики, проектного менеджмента и практики ведения бизнеса, в том числе менеджмента рисков и изменений, для ведения комплексной инженерной деятельности; про- водит анализ затрат на обеспечение требуемого каче- ства и деятельности подразделения, проводить предва- рительное технико-экономическое обоснование про- ектных решений
Требования ФГОС (ОК-8, 9, 18,
ПК-10, 25). Критерий 5 АИОР
(п.2.1, 1.3, 1.5), согласованный с требованиями международных стандартов EURACE и FEANI
Универсальные компетенции
Р6
Понимать необходимость и уметь самостоятельно учиться и повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности
Требования ФГОС (ОК-3, 4, 5).
Критерий 5 АИОР (п.2.6), согласо- ванный с требованиями междуна- родных стандартовEURACE и FE-
ANI
Р7
Эффективно работать индивидуально, в качестве члена команды по междисциплинарной тематике, а также руководить командой, демонстрировать ответствен- ность за результаты работы
Требования ФГОС (ОК-3, 18, ПК-
26). Критерий 5 АИОР (п.2.3), со- гласованный с требованиями меж- дународных стандартовEURACE и
FEANI

3
Код ре- зультата
Результат обучения (выпускник должен быть готов)
Требование ФГОС ВПО, критери- ев и/или заинтересованных сторон
Р8
Владеть иностранным языком на уровне, позволяю- щем работать в интернациональной среде, разрабаты- вать документацию, представлять и защищать резуль- таты инженерной деятельности
Требования ФГОС (ОК-17,19).
Критерий 5 АИОР (п.2.2), согласо- ванный с требованиями междуна- родных стандартовEURACE и FE-
ANI
Р9
Ориентироваться в вопросах безопасности и здраво- охранения, юридических и исторических аспектах, а также различных влияниях инженерных решений на социальную и окружающую среду
Требования ФГОС (ОК-1, 13, 14,
ПК-26).Критерий 5 АИОР (п.2.5), согласованный с требованиями международных стандартов
EURACE и FEANI
Р10
Следовать кодексу профессиональной этики, ответ- ственности и нормам инженерной деятельности
Требования ФГОС (ОК-6, 7). Кри- терий 5 АИОР (п.1.6, 2.4), согласо- ванный с требованиями междуна- родных стандартовEURACE и FE-
ANI

4
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Кибернетики
Направление подготовки Стандартизация и метрология
Кафедра Систем управления и мехатроники
УТВЕРЖДАЮ:
Зав. кафедрой
_____ _______ Губин В.Е.
(Подпись) (Дата) (Ф.И.О.)
ЗАДАНИЕ
на выполнение выпускной квалификационной работы
В форме: бакалаврской работы
(бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации)
Студенту:
Группа
ФИО
8Г31
Бауэр Евгении Сергеевне
Тема работы:
Автоматизированная беспроводная система измерений параметров окружающей среды
Утверждена приказом директора (дата, номер)
№ 1651/с от 10.03.2017
Срок сдачи студентом выполненной работы:
16.06.2017
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:
Исходные данные к работе
(наименование объекта исследования или проектирования;
производительность или нагрузка; режим работы (непре-
рывный, периодический, циклический и т. д.); вид сырья или
материал изделия; требования к продукту, изделию или
процессу; особые требования к особенностям функциони-
рования (эксплуатации) объекта или изделия в плане без-
опасности эксплуатации, влияния на окружающую среду,
энергозатратам; экономический анализ и т. д.).
1 ГОСТ Р 54500.3-2011/Руководство ИСО/МЭК
98-3:2008 Неопределенность измерения. Часть 3.
Руководство по выражению неопределенности измерения.
2 ГОСТ 8.395-80 ГСИ. Нормальные условия из- мерений при поверке. Общие требования.
3 Спецификация AM2302 4 Спецификация LPS331AP
5 Спецификация PDV-P9203
Перечень подлежащих исследованию,
проектированию и разработке вопро-
сов
(аналитический обзор по литературным источникам с
целью выяснения достижений мировой науки техники в
рассматриваемой области; постановка задачи исследова-
ния, проектирования, конструирования; содержание про-
цедуры исследования, проектирования, конструирования;
обсуждение результатов выполненной работы; наимено-
вание дополнительных разделов, подлежащих разработке;
1 Область применения системы измерений па- раметров окружающей среды
2 Требования к системе измерений параметров окружающей среды
2.1 Формирование требований к системе изме- рений
2.2 Выбор измеряемых величин
3 Разработка системы измерений параметров

5
заключение по работе).
окружающей среды
3.1 Разработка структуры системы
3.2 Выбор элементной базы
3.3 Интерфейсы передачи данных
3.4 Разработка программного обеспечения
Перечень графического материала
(с точным указанием обязательных чертежей)
Презентация, выполненная в программе
Microsoft Power Point
Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы
(с указанием разделов)
Раздел
Консультант
Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
В. С. Николаенко
Социальная ответственность
Н. В. Маланова
Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном
языках:
Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалифика-
ционной работы по линейному графику
14.10.2016
Задание выдал руководитель:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ассистент кафедры
СУМ
Худоногова
Людмила Игоревна
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
8Г31
Бауэр Евгения Сергеевна

6
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕ-
РЕЖЕНИЕ»
Студенту:
Группа
ФИО
8Г31
Бауэр Евгении Сергеевне
Институт
Кибернетики
Кафедра
СУМ
Уровень образования
Бакалавриат
Направление/специальность
Стандартизация
и метрология
Исходные данные к разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ре-
сурсосбережение»:
1. Стоимость ресурсов научного исследования
(НИ): материально-технических, энергетиче- ских, финансовых, информационных и челове- ческих
Стоимость расходных материалов
2. Нормы и нормативы расходования ресурсов
Коэффициенты для расчета заработной платы
3. Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и креди- тования

отчисления во внебюджетные фонды (27,1 %);

расчет дополнительной заработной платы (13 %).
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1. Оценка коммерческого потенциала, перспектив- ности и альтернатив проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения

потенциальные потребители результатов исследо- вания;

анализ конкурентных технических решений;

SWOT-анализ.
2. Планирование и формирование бюджета науч- ных исследований

структура работ в рамках научного исследования;

определение трудоемкости выполнения работ;

разработка графика проведения научного исследо- вания;

бюджет научно-технического исследования.
3. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и эконо- мической эффективности исследования

определение интегральный финансового показате- ля;

определение интегрального показателя ресурсоэф- фективности;

определение сравнительной эффективности проек- та.
Перечень графического материала
(с точным указанием обязательных чертежей)
:
1. Оценка конкурентоспособности технических решений
2. Матрица SWOT
3. Альтернативы проведения НИ
4. График проведения и бюджет НИ
5. Оценка ресурсной, финансовой и экономической эффективности НИ
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
15.03.2017
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ассистент кафедры
МЕН
Николаенко Валентин
Сергеевич
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
8Г31
Бауэр Евгения Сергеевна

7
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ»
Студенту:
Группа
ФИО
8Г31
Бауэр Евгении Сергеевне
Институт
Кибернетики
Кафедра
СУМ
Уровень образования
Бакалавриат
Направление/специальность
Стандартизация и
метрология
Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»:
Характеристика объекта исследования (вещество, ма- териал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения.
Объектом исследования является автоматизиро- ванная беспроводная система измерений парамет- ров окружающей среды. Данный объект может применяться как в лаборатории, так и в промыш- ленных помещениях.
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1. Производственная безопасность:
1.1. Анализ выявленных вредных факторов при разра- ботке и эксплуатации проектируемого решения
1.2. Анализ выявленных опасных факторов при разра- ботке и эксплуатации проектируемого решения
Проводится анализ выявленных вредных факто- ров производственной среды, таких как:

повышенная напряженность электромагнитного поля;

недостаток естественного освещения;

недостаточная освещенность рабочей зоны;

повышенный уровень шума;

отклонение показателей микроклимата.
2. Экологическая безопасность:
В работе проведен анализ негативного воздей- ствия на литосферу, а также проведен анализ по- требления электроэнергии.
3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях:
Защита в чрезвычайных ситуациях:

выбор наиболее типичной ЧС;

разработка превентивных мер по предупрежде- нию ЧС.
4. Правовые и организационные вопросы обеспе-
чения безопасности:
Правовые и организационные вопросы обеспече- ния безопасности:

Специальные правовые нормы трудового зако- нодательства

Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
13.03.2017
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Инженер
Маланова Наталья
Викторовна к.т.н.
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
8Г31
Бауэр Евгения Сергеевна

8
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт – Кибернетики
Направление подготовки (специальность) – Стандартизация и метрология
Уровень образования – Бакалавриат
Кафедра – Систем управления и мехатроники
Период выполнения
(осенний / весенний семестр 2016/2017 учебного года)
Форма представления работы:
Бакалаврская работа
(бакалаврская работа, дипломный проект/работа, магистерская диссертация)
КАЛЕНДАРНЫЙ РЕЙТИНГ-ПЛАН
выполнения выпускной квалификационной работы
Срок сдачи студентом выполненной работы:
16.06.2017
Дата
контроля
Название раздела (модуля) /
вид работы (исследования)
Максимальный
балл раздела (модуля)
28.10.2016
Исследование областей применения системы измерений па- раметров окружающей среды
11.11.2016
Формирование требований к системе измерений
25.11.2016
Выбор измеряемых величин
16.11.2016
Разработка структуры системы
16.03.2017
Разработка программного обеспечения
12.04.2017
Социальная ответственность
03.05.2017
Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсо- сбережение
05.06.2017
Оформление расчетно-пояснительной записки
Составил преподаватель:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ассистент кафедры
СУМ
Л.И. Худоногова
СОГЛАСОВАНО:
Зав. кафедрой
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
СУМ
В.Е. Губин

9
Реферат
Выпускная квалификационная работа 104 страницы, 36 рисунков, 22
таблицы, 31 источник, 8 приложений.
Ключевые слова: измерение, датчик, температура, влажность, давление,
освещенность, беспроводной.
Объектом исследования является автоматизированная беспроводная си- стема измерений параметров окружающей среды.
Цель работы – является разработка автоматизированной беспроводной системы измерений параметров окружающей среды.
В процессе исследования проводились: исследование областей примене- ния системы измерений параметров окружающей среды, формирование требо- ваний к системе измерений, выбор измеряемых величин, разработка структуры и программного обеспечения системы.
В результате исследования создана автоматизированная беспроводная система измерений параметров окружающей среды, которая измеряет темпера- туру и относительную влажность окружающего воздуха, атмосферное давление и освещенность
Степень внедрения: НИР, выполняемые на кафедре СУМ ТПУ.
Область применения: экологический мониторинг, модуль в составе си- стемы «Умный дом», контроль параметров микроклимата в помещениях и вли- яющих факторов при поверке/калибровке средств измерений.

10