В Алтайском государственном техническом университете создали уникальное устройство, помогающее учёным контролировать состояние пресноводных озёр. Приборный комплекс предназначен для измерения спектральной прозрачности и освещённости на разных глубинах, а также скорости подводных и подлёдных течений. Доработки устройства продолжаются.
Узнать о планктоне
В руках у старшего преподавателя кафедры информационных технологий АлтГТУ Виталия Соловьёва устройство в чёрном корпусе с длинным кабелем, подходящим к прямоугольной коробочке с небольшим табло — блоку управления. Это интеллектуальный итог трёх лет научной работы педагога и его студента Артёма Каменева. Перед нами второй, уже доработанный экземпляр.
— Для Института водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук мы разработали несколько устройств. Это измеритель подводной освещённости, сокращенно ИПО, вторая доработанная версия, — рассказывает Виталий.
Первый вариант учёные создавали из подручных материалов. Корпус был изготовлен из масляного автомобильного фильтра, двигатель для переключения барабана взяли из старого принтера. Аппаратную часть разработчики паяли и собирали самостоятельно. Испытания на Телецком озере доказали — прибор имеет право на существование и стали понятны пути его дальнейшего совершенствования.
— Для второго варианта мы изготавливали чертежи, корпус погружной части специально напечатали на фотополимерном принтере. Изменение конструкции позволило вместо семи чувствительных светофильтров уместить десять и реализовать некоторые дополнительные задумки, — вспоминает детали начала работы над проектом учёный.
Увидеть невидимое
Принцип действия прибора прост: его опускают в водоём на определенную глубину и по каждому из установленных светофильтров определяется уровень освещённости. Полученная спектральная характеристика от датчиков передаётся по 20-метровому кабелю на ручной блок управления. Благодаря этой информации специалисты изучают органический состав водоёма.
— Фитопланктон находится на определённой глубине, в основном недалеко от поверхности. Это зависит от температуры, освещённости и наличия в воде питательных веществ, — поясняет заказчик проекта и его консультант — главный научный сотрудник Института водных экологических проблем СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Игорь Суторихин.
Солнечный свет — источник энергии для фитопланктона и различных клеток организмов, которые живут в воде. Прибор помогает нам определить, как проходит свет на определённых длинах волн на разных глубинах. Это позволяет оценивать состояние водоёма.
С помощью приборного комплекса в ходе его испытаний ученые выявили на Телецком озере несколько аномальных зон.
— Мы заметили сильное поглощение света на отдельных глубинах, что свидетельствует о высокой концентрации различных биологических объектов или о возможном загрязнении воды определёнными веществами, поглощающими свет на определённых длинах волн. Доработка прибора позволит сделать его более информативным по спектральному диапазону, — поясняет Игорь Суторихин.
Без волн и облаков
С Виталием Соловьёвым и Артёмом Каменевым мы долго не могли встретиться. Всё лето разработчики были в экспедиции на Телецком озере — испытывали прибор в деле и вносили какие-то усовершенствования.
— Одна из проблем, которая возникла ещё во время испытаний первого варианта устройства, — засветка фотодиода, используемого для измерения освещённости. На озере интенсивность солнца очень большая, и мы доработали настройки. Также сделали вывод, что некоторые атмосферные явления могут вызвать погрешности в полученных показателях. Поэтому подобные измерения проводят в солнечную погоду, когда нет волн и сильного влияния облаков. У нас уже есть задумки, как снизить воздействие атмосферных явлений, — поясняют учёные.
Сегодня изделие уже практически готово. И, к радости экологов, прибор из политеха, в отличие от импортных аналогов, более дешёвый, он легче и удобнее в использовании, чем тяжеловесные устройства для изучения морей и океанов. Нет необходимости использовать грузовую технику для его перемещения, всё просто — взял и пошёл.
Сразу две идеи, воплощённые в изделии, стали основой для патентов.
— Мы уже получили свидетельство на программное обеспечение, то есть воплощённый нами алгоритм работы устройства. Проведена экспертиза и ждем получения патента на конструкцию прибора и способ измерения, — рассказывает Соловьёв.
Кстати, ещё одно изобретение политеховцев помогает экологам — прибор по измерению направления и скорости течения. Его учёные создали на основе расходомера воды, и он уже активно используется при проведении водных мониторингов.
В планах у разработчиков объединение разных разработок в одном корпусе. Многофункциональный зонд может совмещать в себе функции измерения сразу нескольких характеристик водоёма: температуры, освещённости, скорости и направления течения и солесодержания. Уже есть идеи по поводу того, как сделать это устройство более компактным, но эффективным.
Потребителями созданного учёными интеллектуального продукта могут стать службы санитарно-эпидемиологического надзора, гидробиологические лаборатории, рыбоводческие хозяйства и научные институты водного профиля.
