W TEH Transfer w trakcie realizacji projektu z Funduszy Europejskich opracowaliśmy innowacyjny czujnik wykrywający zanieczyszczenia powietrza w postaci grzybów i pleśni.
Sensor przeznaczony jest dla systemów HVAC, jest w stanie wykrywać zanieczyszczenia pleśni dzięki czemu można wcześnie zareagować eliminując ich negatywne skutki. Czujnik jest wielorazowego użytku co daje mu przewagę nad konkurencją.
Celem projektu jest stworzenie czujnika wraz z oprzyrządowaniem do ustalania stopnia skażenia powietrza zarodnikami grzybów pleśniowych. Głównym założeniem projektu jest przystosowanie czujnika do pracy w środowisku klimatyzatorów, jednak jednocześnie
mógłby on również znaleźć zastosowanie w innych obszarach, gdzie zagrzybienie jest bardzo możliwym zjawiskiem, np. kanały wentylacyjne pomieszczeń. Następnym z możliwych zastosowań bazujących na czujniku zagrzybienia jest wykorzystanie stworzonej aparatury pomiarowej na badaniu okresowym różnych obiektów czy klimatyzacji samochodowych, przy których mamy podejrzenie występowania zarodników grzybów, np.:
- lokale mieszkalne,
- lokale biurowe,
- pomieszczenia laboratoryjne.
Aparatura pomiaru stężenia zarodników grzybów pozwalałaby na monitorowanie stanu skażenia powietrza oraz poprzez odpowiedni sposób poboru danych i analizę zmiany wybranych parametrów sygnalizować zwiększenie skażenia, co pozwala na szybką reakcję
i dzięki temu nierozprzestrzenianiu się tego zjawiska.
W przypadku wykorzystania biosensora w klimatyzatorach przeznaczonych do pomieszczeń, montowany będzie jako element dodatkowy klimatyzacji. Analizował będzie powietrze przepływające przez klimatyzator. Monitorował będzie zatem, oprócz czystości samego
klimatyzatora, również całe powietrze obecne w pomieszczeniu.
Założeniem całości projektu jest nie tylko dostępność gotowego czujnika dla jednostek produkujących urządzenia klimatyzacyjne, ale również dla osób już je użytkujących lub kontrolujących ich stan. System odczytu będzie miał za zadanie interpretację otrzymanych danych z czujnika oraz przekazanie wyraźnej informacji o stanie zanieczyszczeń powietrza zarodnikami grzybów.
Podstawową funkcjonalnością systemu odczytu będzie sygnalizowanie przekroczenia dopuszczalnej granicy zanieczyszczeń w powietrzu poprzez aktywowanie światła kontrolki koloru czerwonego na panelu oraz informacja o prawidłowej pracy urządzenia w formie kontrolki o kolorze zielonym. Granica szkodliwości zanieczyszczeń będzie ustalona na etapie badań laboratoryjnych. W zależności od otrzymanych wyników prac w pierwszych etapach ofertę będzie można rozszerzyć o pakiet, w którym kontrolki będą zastąpione przez wyświetlacz, na którym będą wyświetlane informacje o aktualnym stanie, a o przekroczeniu granicy będzie informował sygnał dźwiękowy lub informacja na urządzeniu mobilnym.
Z przeprowadzonej analizy rynkowej wynika, że na rynku polskim jak i międzynarodowym nie występuje biosensor do detekcji pleśni rozwijającej się w powietrzu. W związku z tym, rezultat projektu będzie innowacją produktową na skalę rynku światowego.
Spółka stanie się pionierem w zakresie opracowania biosensora wykrywającego pleśnie
i grzyby w powietrzu klimatyzatorów, użytkowanego przez indywidualnego konsumenta.
Zanieczyszczenie mikrobiologiczne to kluczowy element zanieczyszczenia powietrza wewnątrz pomieszczeń. Jest ono powodowane przez setki drobnoustrojów – bakterii
i grzybów (zwłaszcza pleśni), które rosną wewnątrz przy odpowiednim poziomie wilgotności. Wzrost drobnoustrojów skutkować może większą liczbą spor, fragmentów komórkowych, alergenów, mykotoksyn, endotoksyn, β-glukanów i lotnych związków organicznych
w powietrzu we wnętrzach. Badanie obecności zanieczyszczeń w powietrzu odpowiedzialnych za powstawanie pleśni będzie innowacyjną metodą, której nie wykorzystuje żaden z dostępnych systemów pomiarowych na rynku. Biosensor będzie oferował kontrolę stanu powietrza, które jest narażone na rozwój szkodliwych drobnoustrojów. Dzięki pomiarom i informacjom zwrotnym będzie można zapobiegać zagrzybieniu klimatyzacji, co przekłada się na zapobieganiu negatywnego wpływu zanieczyszczonego powietrza przez zarodniki grzybów na ustrój ludzki.
Produkt będzie dostępny w dwóch konfiguracjach, jednej do badań stacjonarnych oraz drugiej w formie urządzenia mobilnego. Urządzenie do badań stacjonarnych będzie elementem dodatkowym elementu wewnętrznego zestawu klimatyzacji, które nie będzie
ingerowało w budowę systemu klimatyzacji, a będzie miało za zadanie analizować powietrze wydostające się z kanałów wylotowych klimatyzatora. Urządzenie mobilne do wykonywania pomiarów jednorazowych będzie miało wielkość telefonu komórkowego z możliwością
regulacji wysunięcia sensora, tak aby wygodnie można było go skierować w kierunku i na wysokość wylotowego kanału klimatyzacji.
Rozwiązane to dedykowane będzie dla serwisów i warsztatów motoryzacyjnych służące do szybkiego pomiaru, które umożliwi sprawdzenie stanu skażenia powietrza w czasie prac serwisowych i stwierdzenie czy należy oczyścić układ.
Dzięki opracowaniu innowacyjnej określenia stężenia zarodników grzybów w powietrzu czas badania zostanie skrócony do maksymalnie jednej minuty, co w porównaniu do metod laboratoryjnych, które zajmują od kilku do kilkunastu dni będzie bardzo dużym osiągnięciem.
Będzie to również proces w pełni zautomatyzowany, w urządzeniu przeznaczonym do użytkowania stacjonarnego badanie będzie odbywało się w określonych odstępach czasowych, a użytkownik będzie informowany o zagrożeniu w przypadku przekroczenia określonego na etapie badań szkodliwego stężenia zarodników grzybów. Osoby korzystające z tego czujnika nie będą musiały przejmować się zlecaniem skomplikowanych ekspertyz wyspecjalizowanym jednostkom. W przypadku badania przez urządzenie mobilne cały proces również nie będzie przekraczał jednej minuty.
Urządzenia tego rodzaju będą przeznaczone dla serwisów i warsztatów samochodowych, dzięki czemu przy zwykłych pracach serwisowych czy badań technicznych właściciel auta będzie świadomy o stanie jego klimatyzacji w samochodzie.
W projekcie sensora przewidziane jest stworzenie układu odpowiedzialnego za podłączenie go ze smartfonem, co jest funkcją udogodnienia dla użytkownika. Zaawansowanie technologiczne smartfonów powoduje, że w połączeniu z sensorem, telefon może pełnić
funkcję kontrolera, analizatora i wyświetlacza. Obecnie na świecie nie ma sensora badającego stężenie zarodników grzybów w powietrzu z możliwością połączenia ze smartfonem.
Dzięki temu rozwiązaniu powstaje możliwość zaprojektowania i wykonania wielofunkcyjnej aplikacji, dzięki której będzie możliwość dalszego przetwarzania zebranych informacji
w wyniku odczytu danych. Podstawową funkcją programu użytkowego będzie możliwość podglądu bieżących wyników z ostatniego pomiaru, a w przypadku wykrycia zwiększenia
i przekroczenia szkodliwej ilości zarodników grzybów w powietrzu natychmiastowo wyświetlana będzie informacja w postaci komunikatu wraz z zaleceniami co należy uczynić.
W ramach zadania nr 2 zaplanowano zprojektowanie czujnika, systemu odczytu oraz analiza techniczna projektu czujnika. Wykonanie pre-prototypu całego systemu ((czujnika oraz systemu odczytu)) oraz przeprowadzenie testów w warunkach laboratoryjnych).
Celem etapu drugiego było zaprojektowanie głównego elementu odpowiedzialnego za wykrywanie pleśni i grzybów, na jego podstawie opracowanie budowy sensora, wykonanie modelów wszystkich elementów systemu oraz dostosowanie ich pod kątem wielkości
i sposobów instalacji do różnych opcji przewidzianej dystrybucji, następnie przeprowadzenie analizy ich prawidłowości pod względem technicznym.
Podetapy i działania podjęte w tym zadaniu:
- Przeprowadzenie testów w warunkach laboratoryjnych,
- Analiza sposobów badania zanieczyszczeń w poiwetrzu,
- Badania laboratoryjne w celu wykrycia związków, które występują
w klimatyzowanym powietrzu, - Określnie metody wykrywania zanieczyszczeń, która będzie wykorzystana
w projekcie czujnika, - Przygotowanie wytycznych i parametrów wyjściowych do badań w ramach projektu (biosensor),
- Badania liczebności zarodników mikrobiologicznych badana metodą optyczną,
- Ocena stanu skażenia powietrza z wybranych obiektów budynkowych,
- Ocena obecności mVOC w klimatyzowanym pomieszczeniu,
- Ocena stanu skażenia powietrza z wybranych elementów klimatyzacji,
- Analiza otrzymanych wyników.
W ramach zadania nr 3 zaplanowano pierwsze testy prototypu bioczujnika w warunkach laboratoryjnych i zbliżonyc do rzeczywistych, aby sprawdzić jego działanie po wykonaniu pierwszych modyfikacji zawartych w punkcie pierwszym. Zostały zainicjowane warunki, takie, na które czujnik wraz z systemem powinny odpowiednio zareagować, czyli wytworzono środowisko z różnymi zanieczyszczeniami, na które bioczujnik miał zareagować. Wyniki tego testu zostały porównane z testami walidacyjnymi w kolejnym zadaniu, aby sprawdzić czy ewentualne zmiany i kalibracja przyniosły pożądany efekt.
Zadanie skupiło się na wypracowaniu niezbędnych parametrów granicznych pracy sensora i ich implementacji w formie zmian po przeprowadzonych testach walidacyjnych oraz wykonanie fizycznego prototypu do testów w dwóch wersjach (1 i 2) i tym stworzenie właściwego i ostatecznego prototypu systemu, sprawdzenie jego działania w warunkach laboratoryjnych i rzeczywistych oraz przygotowanie technologii dla produkcji wieloseryjnej.
Pojedyncze prace ujęto w kilkunastu kierunkach merytorycznych. I tak prowadzono badania w zakresie oceny działania pre-prototypu sensora do wykrywania pleśni, które miały na celu walidację modelu badawczego pod kątem kompletnego rozruchu urządzenia. Testy objęły jego włączanie i wyłączanie, a także walidację połączenia modelu przez port szeregowy. Na tym etapie badań należało potwierdzić lub zaprzeczyć wykonanym układom scalonym i komponentom elektronicznym odpowiadającym za poprawną pracę prototypu w różnych wariantach rozruchowych.
W kolejnym kroku przeprowadzono fizyczne testy w ujęciu połączenia pre-prototypu poprzez WiFi. Badania objęły uruchamianie LED, poszczególnych przekaźników oraz samego WiFi. Zweryfikowano komunikację pomiędzy poszczególnymi podzespołami oraz poprawność odczytów.
W dalszej części prac naukowych dokonano analizy możliwych innych funkcji prototypu
w kontekście uruchamiania, pracy, restartu oraz jego wyłączania. Testom poddano rozkład prądów i weryfikację gotowej płytki drukowanej dedykowanej dla badanego modelu sensora. Całość zbadano pod kątem poprawnej pracy na zewnętrznych urządzeniach pomiarowych.
Dalsze prace objęły wielokryterialne analizy działania pre-prototypu dedykowanego do wykrywania pleśni w urządzeniach klimatyzacyjnych i opracowanie wniosków celem ich implementacji do prototypów.
Dokonano także oceny poprawności wykonania konstrukcji obudowy bioczujnika przeznaczonego do detekcji zanieczyszczeń w tym pleśni, która obejmowała weryfikację wytrzymałości obudowy w zależności od warunków otoczenia (temperatura, wilgotność), Wykonano testy na pęknięcie obudowy oraz jej odkształcanie w warunkach rzeczywistych. Analiza objęła także prace badawcze związane z niepożądanym przemieszczaniem się obudowy elementów obudowy lub poszczególnych elementów wewnętrznych.
Prace zespołu naukowego objęły także szereg analiz związanych z poprawnością przepływu powietrza w obudowie. Przedmiotowe badania miały na celu weryfikację i sprawdzenie poprawności rozkładu powietrza wewnątrz obudowy oraz wokół sensorów. Prace ta miały potwierdzić lub zaprzeczyć prawidłowości rozkładu oraz stwierdzić czy wewnątrz obudowy nie tworzy się nadmierne ciśnienie.
Kolejny moduł badawczy objął wykonanie analizy wytrzymałości zdefiniowanych elementów montażowych tj. tulejki do mocowania płytki montażowej, otwieranego elementu obudowy w postaci klapki ruchomej, rowka na filtr oraz klamry montażowej sensora zanieczyszczeń PM w zakresie jego poprawnego otwierania i zamykania. Testy objęły wartości minimalne i krytyczne w celu wskazania końcowych danych wytrzymałościowych. Moduł ten miał także za zadanie potwierdzenie lub zaprzeczenie przyjętej technologii i wykazanie wytrzymałości elementów montażowych w powszechnym stosowaniu rynkowym.
Testy walidacyjne skupiono także na weryfikacji grubości ścianki obudowy w stosunku do wytrzymałości. Badania objęły analizę przekazanych obudów o różnych grubościach (od 0,5 do 3 mm) w celu weryfikacji i wskazania najlepszego rozwiązania w ujęciu jakość/cena oraz racjonalnego wykorzystania surowca.
Grupa badawcza dokonała analizy poprawności działania systemu odczytu systemu. W tym celu zaprojektowany uprzednio w ramach prac merytorycznych system odczytu, został poddany wielokryterialnym analizom pod kątem weryfikacji kodu źródłowego i poprawności jego opracowania. Wykonano interpretację danych dotyczących poprawności komunikacji z poszczególnymi elementami systemu i podzespołami peryferyjnymi. Dokonano testy całego systemu głównie pod kątem poprawności przetwarzania danych systemu i poprawności interpretacji odczytu pomiarów. Przedmiotowy zakres prac badawczych i analitycznych miały za zadanie potwierdzić lub zaprzeczyć przekazanej do badań konstrukcji prototypu systemu i działania w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Sam prototyp został przebadany ze względu na użyte podzespoły i możliwość ich wymiany z uwzględnieniem optymalizacji lub poprawności działania bazowego systemu. Zweryfikowano komunikację pomiędzy procesorem, a poszczególnymi sensorami wraz z prawidłowością odczytu wszystkich pomiarów tj. pyłów zawieszony PM 2,5 i PM 10, przenikalności światła przez filtr czy fluorescencję.
Kolejny etap prac obejmował badania zewnętrzne pre-prototypu sensora w wersji modelowej (bazowej) do wykrywania pleśni, które skupiono na walidacji modelu badawczego po uwagach i korektach pod kątem kompletnego rozruchu urządzenia. Testy objęły jego włączanie i wyłączanie, a także walidację połączenia modelu przez port szeregowy. Zespół badawczy wykonał prace mające na celu stwierdzenie czy wykonane połączenia
i układy wraz z komponentami elektronicznymi finalnie nadają się do zastosowania i co więcej działają poprawnie zarówno na etapie rozruchu jak i pomiaru. Stąd kluczowym aspektem prac były testy walidacyjne w zakresie pomiarów stężeń pyłów zawieszonych
w powietrzu oraz poziomu zanieczyszczeń na podstawie pomiaru fluoroscencyjnego.
W kolejnym kroku przeprowadzono fizyczne testy w ujęciu połączenia pre-prototypu
w wersji 2 poprzez WiFi. Badania objęły uruchamianie LED, poszczególnych przekaźników oraz samego WiFi. Zweryfikowano komunikację pomiędzy poszczególnymi podzespołami oraz poprawność i ciągłość pomiarową.
Szczególną uwagę skupiono na komunikacji z serwerem zdalnym dzięki MQTT. Analizie poddano aspekt skupiony na prawidłowym doborze protokołu komunikacyjnego. Całość zbadano pod kątem poprawnej pracy na zewnętrznych urządzeniach pomiarowych.
Ostatnim elementem podetapu była finalna analiza działania pre-prototypu w wersji 2, poprawność i prawidłowość przesyłanych danych (odbieranie i wysyłanie) do serwera zdalnego. Na podstawie powyższego ukonstytuowano wnioski końcowe z ekspertyzy.
Kolejnym krokiem w ramach zadania nr 3 był przegląd, analiza oraz krytyczne badania pod kątem możliwych do zastosowania elementów sensorowych w kontekście możliwości zaimplementowania w docelowym systemie. Dokonano weryfikacji kompletności sensorów, zbadano ich poszczególne parametry w tym wielkość mającą duże znaczenie w kontekście urządzenia (klimatyzatora) oraz pozostałe dane (dokładność odczytu, precyzja wykonania czy poprawność działania). Zbadano zgodność mierzonych parametrów z ich zdefiniowanym zestawem we wniosku o dofinansowanie projektu.
Przeprowadzono także rzetelną analizę stosunku jakości do ceny sensorów oraz w ujęciu całościowym kompletu sensorów w kontekście oczekiwanej przez rynek konkurencyjnej ceny projektowanego urządzenia, diagnozując również dostępne metody pomiarowe służące do pomiaru określonego zanieczyszczenia oraz metod komunikacji bezprzewodowej.
W tej części prac naukowych zespół merytoryczny wykonał także testy na wiarygodność danych pomiarowych pod względem wybranych wartości powietrza atmosferycznego (substancje szkodliwe dla ludzkiego zdrowia) wykonując pomiary w kilku lokalizacjach stacjonarnych. Dane zostały porównane z odczytami na podstawie wytypowano poprawność działania zestawu sensorów.
W ujęciu odczytu zweryfikowano trwałość urządzenia w okresie kilku eksploatacji związanej
z pomiarami najważniejszych parametrów (testy postarzeniowe) oraz testy związane
z wydatkiem energetycznym urządzenia w cyklu jego życia. Dokonano także szczegółową analizę wariantów docelowego rozwiązania w ujęciu ceny rynkowej, dokładności pomiaru, komunikacji i możliwości implementacji poszczególnych sensorów/czujników i wypracowania możliwych wariantów urządzenia. Szczególną uwagę zwrócono na weryfikację kosztów z naciskiem na zakup jednostkowy i hurtowy analizowanych elementów. Analiza objęła wszystkie zdefiniowane urządzenia sensorowe ukazując spektrum jakości versus cena.
Zespół badawczy w oparciu o profesjonalną analizę rynkową wytypował spośród 80 czujników, z których po analizie do dalszych prac zakwalifikował kilkanaście, które ze względu na parametry pracy, przeznaczenie oraz dokładność pomiarową będą mogły wykonać implementację pozyskanych danych z otoczenia klimatyzatora do projektowanego systemu – walidacja szczegółowa.
Ostatnimi pracami w kontekście poprawności wykonania układu elektronicznego bioczujnika przeznaczonego do detekcji zanieczyszczeń w tym pleśni, były zadania weryfikacyjne użytych elementów ich zgodności z założeniami projektowymi oraz spójnością całego układu pomiarowego. Analizie poddano rodzinę użytych sensorów i zwalidowano ich gotowość do pracy w przedmiotowym urządzeniu. Dokonano weryfikacji doboru każdego z elementów elektroniki bioczujnika w zakresie poprawności pomiaru i jego charakterystyk pracy (parametry pracy) oraz analizy poprawności rozmieszczenia poszczególnych elementów. Przedmiotowe badania miały na celu weryfikację i sprawdzenie poprawności rozkładu układów elektronicznych wewnątrz obudowy. W ramach badań opracowano kilka wariantów (modeli) z rekomendacją ich finalnego zastosowania.
Kolejny moduł prac badawczych obejmował wykonanie weryfikacji poprawności połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami elektronicznymi. Zweryfikowano zarówno analogowo jak i cyfrowo czy na przekazanej do badań płytce z osadzonymi sensorami oraz procesorem nie dochodzi do zwarć mogących wpływać na pomiary. Walidacji testowej poddano także wszystkie podłączenia pinowe elektroniki oraz zbadano poprawność podłączenia do zasilania.
Finalnie wypracowano merytoryczne dane analityczne oraz wytyczne w zakresie opracowanego prototypu biosensora do wykrywania zanieczyszczeń w układach klimatyzacyjnych zarówno stacjonarnych jak i przenośnych (samochodowych) stanowiących podstawę do dalszych prac badawczych.
W ramach zadania nr 5 zrealizowano pełne testy walidacyjne bioczujnika po zaimplementowaniu zmian po testach wcześniejszych i kalibracji na wykonanym prototypie w wersji finalnej działającym w warunkach rzeczywistych i przygotowanie danych wejściowych do produkcji wieloseryjnej urządzenia.
W zadaniu dokonano także ostatecznej weryfikacji pracy urządzenia w wersji końcowej (dedykowanego do wdrożenia na rynek) i jego sensorów pomiarowych w wybranych pomieszczeniach testowych o różnym przeznaczeniu. Badania miały na celu ostateczne potwierdzenie jego poprawnej pracy, stabilizacji pomiarowej oraz zakresu pomiarów w zależności od pomieszczenia testowego i tym samym jego zanieczyszczenia biologicznego powietrza. Aby maksymalnie odtworzyć warunki rzeczywiste zdefiniowanych pomieszczeń testowych w badaniach walidacyjnych wzięły także udział osoby przebywające w pomieszczeniach o określonej ilości godzin. Pomiary wykonano w kilku miejscach pomieszczeń w celu weryfikacji poprawności pomiaru, a także wytypowania miejsc o najwyższym stężeniu zanieczyszczenia biologicznego w pokojach testowych i tym samym w warunkach rzeczywistych.
Zespół projektowy zdefiniował, które bakterie są szczególnie szkodliwe dla zdrowia przebywających w pomieszczeniach osób i w tym zakresie przeprowadzono testy i badania właściwe. Wyniki poszczególnych badań w pomieszczeniach testowych w zakresie występowania bakterii i grzybów rozwijających się w skroplinach instalacji wentylacyjnych jako głównego źródła zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach poddano weryfikacji i końcowemu omówieniu.
Właściwa część badań została wykonana w 6 pomieszczeniach (wynik przeprowadzonej analizy i studium przypadku w celu potwierdzenia wiarygodności pomiarów) w 3 powtórzeniach z umieszczonym urządzeniem badawczym w różnych miejscach przy urządzeniu klimatyzacyjnym. Dodatkowo zgodnie z ustaloną procedurą badawczą wykonano badanie kontrolne instalując urządzenie pomiarowe na wysokości 1 metra na końcu każdego z pomieszczeń celem weryfikacji rozłożenia zanieczyszczeń w korelacji ze strumieniami powietrza wewnątrz danego pomieszczenia.
Dane z pomiarów wyszczególniono tabelarycznie. Przedmiotowe wyniki uznano jako finalne i na nich oparto skuteczność pomiarową ostatecznej wersji biosensora, jego zakres pomiarowy oraz przydatność w urządzeniach klimatyzacyjnych w wykrywaniu poziomu zanieczyszczenia mikrobiologicznego w pomieszczeniu użytkowym.
W dalszej części badań ostatecznej wersji biosensora do wykrywania zanieczyszczeń biologicznych zostały pokryte testami zgodnie z procedurą weryfikacyjną – badania testowe miały na celu potwierdzenie lub zaprzeczenie przyjętym rozwiązaniom w zakresie działania urządzenia oraz jego zakresu pomiarowego. Prace miały na celu walidację modelu badawczego po uwagach i korektach pod kątem kompletnego rozruchu urządzenia. Testy objęły jego włączanie i wyłączanie, a także walidację połączenia modelu przez port szeregowy. Prace merytoryczne ukierunkowano na potwierdzenie wykonania poprawnego połączenia i układów wraz z komponentami elektronicznymi i czy finalnie nadają się do zastosowania rynkowego. Weryfikacji poddano jego działanie zarówno na etapie rozruchu jak i pomiaru. Stąd kluczowym aspektem prac były testy walidacyjne w zakresie pomiarów stężeń pyłów zawieszonych w powietrzu oraz poziomu zanieczyszczeń na podstawie pomiaru fluoroscencyjnego.
W kolejnym kroku przeprowadzono fizyczne testy w ujęciu połączenia urządzenia. Badania objęły uruchamianie LED, poszczególnych przekaźników oraz samego WiFi. Zweryfikowano komunikację pomiędzy poszczególnymi podzespołami oraz poprawność i ciągłość pomiarową.
Szczególną uwagę skupiono na komunikacji z serwerem zdalnym dzięki MQTT. Analizie poddano aspekt walidacyjny w zakresie poprawnego działania protokołu komunikacyjnego. Całość zbadano pod kątem poprawnej pracy na zewnętrznych urządzeniach pomiarowych.
Ostatnim etapem badań była finalna analiza działania urządzenia w wersji przekazanej do badań i uznanej jako ostateczna, poprawność i prawidłowość przesyłanych danych z sensorów i całościowej pracy modułów i na tej podstawie opracowanie wniosków i wytycznych końcowych. Wykonane w ramach przedmiotowej ekspertyzy badania walidacyjne miały potwierdzić lub zaprzeczyć, że ostateczna wersja bioczujnika pracuje poprawnie, nie wykazuje błędów i w przedstawionej do walidacji formie jest zgodna z założeniami projektowymi.
Kolejna odsłona prac badawczych została skupiona na walidacji bioczujnika pod kątem informatycznym i technicznym. Walidacja objęła uruchamianie urządzenia, wyłączania, działania portu szeregowego, poprawność układów scalonych, dobranych sensorów, poszczególnych połączeń komponentów elektronicznych oraz i wyłączanie, a także walidację połączenia modelu przez port szeregowy. Ostateczny etap badań miał na celu potwierdzenie poprawnej pracy urządzenia w zakresie uruchamiania LED, poszczególnych sensorów oraz pracy punktu dostępowego poprzez WiFi.
Prace badawcze objęły także analizę ostatecznego rozkładu poszczególnych komponentów na płytce drukowanej, jej zabezpieczeniem oraz stabilność konstrukcyjną. Walidacji poddano również poprawność komunikacji z serwerem zdalnym.
Kolejnym punktem prac była weryfikacja bioczujnika w wersji ostatecznej na okoliczność prawidłowości przetwarzania wysyłanych danych do serwera zdalnego i prawidłowości przetwarzania odbieranych danych z serwera zdalnego.
Otrzymane wyniki zostały poddane analizie w zakresie opracowanego bioczujnika dedykowanego do wykrywania pleśni w urządzeniach klimatyzacyjnych i opracowanie wniosków końcowych. Wykonane badania ostatecznie potwierdziły zakres pracy urządzenia, jego poprawności wykonania pod kątem informatycznym w tym funkcyjnym, a także pomiarowym.
Kolejne prace badawcze wykonano w zakresie testów oceny poziomu skażenia wybranych elementów klimatyzatorów z podziałem na ich wielkość, rodzaj pracy oraz parametry techniczne. Całość prac badawczych miało na celu wskazanie występowania zabrudzeń w wewnętrznym module klimatyzacyjnym jak i na poszczególnych elementach wewnętrznych montowanym w klimatyzatorze. Prace skupiono na 4 różnych rodzajach klimatyzatorów co było nowością w przedmiotowej badawczą. Wytypowane rodzaje oraz modele klimatyzatorów zostały szeroko rozpoznane pod kątem parametrów pracy, podłączenia, możliwości parowania w większe jednostki klimatyzacyjne oraz możliwości fizyko-chemicznych, które mogą bezpośrednio wpływać na wielkość zanieczyszczenia urządzenia.
Kompleksowość testów w ramach prac badawczych uwzględniła także inne poboczne efekty zabrudzenia klimatyzatora i poszczególnych jego elementów takich jak osad, pył, kolor powierzchni, zapach, łatwość usunięcia oraz kolor zabrudzenia jak i również elementy wskazujące na zanieczyszczenie po wykonaniu posiewu. Próbki posiewów z różnych miejsc i elementów urządzenia wykonano na modelach badawczych klimatyzatorów ujęto tabelarycznie w celu łatwiejszej analizy
Zdefiniowano 5 modeli badawczych ze względu na rodzaj urządzenia tj. klimatyzator ścienny, kasetonowy, przypodłogowy, sufitowy i kanałowy. Oprócz różnicy montażu, miejsca oraz sposobu działania urządzenia wytypowane do testów właściwych różniły się od siebie parametrami pracy, wydajnością oraz wielkością ogólną urządzenia. Wyselekcjonowane w drodze analizy modele badawcze i przed testami właściwymi zestawiono dane wejściowe z obowiązującymi wymaganiami prawnymi, zaleceniami producentów związanych z częstotliwością czyszczenia instalacji i możliwe (dopuszczalne) ilości zanieczyszczeń bezpiecznych dla zdrowia człowieka zarówno na elementach głównych klimatyzatorów jak i samej instalacji.
Grupa naukowa wskazała analitycznie 5 potencjalnych miejsc, które miały zostać zbadane na okoliczność występowania dużych ilości zanieczyszczeń. Są to: filtry, wentylator obiegowy, parownik, elementy rozdziału powietrza np. łyżwa czy kanał. Wszystkie modele testowe przeszły obowiązkową kontrolę optyczną na okoliczność występowania zanieczyszczeń lub innych zmian np. kolorystycznych, które świadczyłyby o zabrudzeniach fabrycznych. Wszystkie 5 rodzajów urządzeń przebadano w modelowym środowisku (komora klimatyczna na w ujęciu czasowym symulując warunki czasowe, poprzez odpowiednią temperaturę wilgotność i czas ekspozycji.
Finalnie otrzymane wyniki badań zostały poddane ocenie w zakresie skażenia wszystkich modeli badawczych i poszczególnych ich elementów. Wyniki badań i testów można wprost adaptować do dalszych badań w ujęciu projektowanego urządzenia do wykrywania zanieczyszczeń w urządzeniach klimatyzacyjnych (biosensor).
Dalsze prace badawcze miały na celu zdobycie wiedzy w zakresie przeprowadzenia badań sensora do wykrywania pleśni z zakresu kompatybilności elektromagnetycznej. Zgodnie
z obowiązującymi normami urządzenie elektryczne i elektroniczne wprowadzane na rynek obligatoryjnie powinno przejść zestaw badań EMC.
W ujęciu finalnym czujnik jako wynik końcowy projektu powinien być poddany szeregowi badań w wymaganym zakresie, który należy zdefiniować i na odpowiednim poziomie przygotować. Dlatego finalnie dane wejściowe do badań zostaną wykorzystane w dalszej części prac przedwdrożeniowych na okoliczność potwierdzenia i dopuszczenia urządzenia do obrotu rynkowego w zakresie kompatybilności tj. braku emitowania zaburzeń powyżej pewnych, określonych limitów czy odporności względnej na różnego rodzaju narażenia, których nie można wyeliminować z otoczenia czy bezpośredniego środowiska pracy sensora.
Tym samym niniejsze grupa badań zdefiniowała zakres potrzebnych prac i badań (EMC) aby
w okresie późniejszym potwierdzić laboratoryjnie zdolność sensora do wykrywania pleśni do pracy i współdziałania w danym środowisku elektromagnetycznym w zakresie elektrycznym i systemowym na okoliczność narażeni szczegółowych jakie występują
w środowisku pracy.
Przedmiotowa wiedza pozwoliła zaprojektować urządzenie sensorowe w taki sposób, aby docelowo spełniało wymagania i działało poprawnie w środowisku końcowym
i przeszło badania kompatybilności elektromagnetycznej.
Pozwoliła także na określenie metodologii badań, jej zakresu oraz możliwych do uzyskania parametrów. Dane te zostały podstawione do obowiązujących norm i wyników badań w celu zdefiniowania możliwych wyników końcowych badania EMC.
Finalnym wynikiem przedmiotowych prac w ramach zadania nr 5 przedmiotowego projektu są rekomendacje do przeprowadzenia badań kompatybilności elektromagnetycznej w zdefiniowanym zakresie, oraz w obecności czynników, które z dużym prawdopodobieństwem mogą wystąpić w danym środowisku badawczym i laboratoryjnym podczas weryfikacji pod kątem EMC.