Інформаційні технології: фізичні та математичні моделі детекторів для систем моніторингу довкілля
DOI:
https://doi.org/10.18372/1990-5548.70.16736Ключові слова:
інформаційна система, фізична модель, математична модель, детектор, сенсорний пристрій, пожежі, хімічні речовини, хімічне забруднення навколишнього середовищаАнотація
Моніторинг екологічного стану є реальною необхідністю у сучасному світі з його наростаючою тенденцією до антропогенного забруднення навколишнього середовища. Серед таких забруднювачів є хімічні речовини, що виділяються при пожежах, вибухах та інших надзвичайних ситуаціях, при руйнуванні хімічних підприємств, підприємств нафтогазового циклу тощо. Деякі інформаційні системи для відповідного моніторингу коротко описані у цій статті разом із вбудованою гібридною системою електронних детекторів хімічного забруднення навколишнього середовища, які можуть вводити інформацію до таких систем. У попередніх роботах авторів обґрунтовано необхідність розробки двох типів таких детекторів із вказаними властивостями: біосенсорів та детекторів із елементами – штучно створеними селективними мембранами. У даній статті описано саме другий тип детекторів. Запропоновані детектори здатні реєструвати шкідливі хімічні речовини в навколишньому середовищі у повітряній та водній фазах; у основу розробки таких пристроїв покладено теорію мембранних систем. Детектори містили сенсорні елементи, вкриті хемочутливими специфічними покриттями - шарами речовин: мембранами, плівками, тощо. Перебуваючи у контакті з певними хімічними речовинами, ці детектори демонструють властивості хемочутливості та первинної ідентифікації таких сполук. Наведені дослідження були спрямовані на розробку детекторів різних забруднювачів довкілля на основі теорії, яка може бути покладена у основу виявлення таких речовин. Роботи базувалися на глибокому вивченні мембранних систем з подальшою розробкою фізичних та математичних моделей виявлення деяких речовин з урахуванням основних хімічних і фізичних властивостей штучних і природних мембран, а також їх іонної селективності. У статті описано деякі результати математичного моделювання таких детекторів зі штучними мембранами – хемочутливими поверхнями. Підсумовуючи попередній досвід, зроблено короткий огляд публікацій авторів з цих тематик, а також робіт деяких інших авторів. Метою роботи було на основі глибокого вивчення систем штучних мембран запропонувати їх як фізичну модель та узагальнити досвід розробки їх математичних моделей.
Посилання
V. D. Zachmatov, “Ecological and information systems and new technique for the struggle with high molecular organic pollutants flow on the water,” Materials of RAN, no. 3, 2013, pp. 73–78. [in Russian]
V. D. Zachmatov, “Wave-attack mechanisms of impulse fire extinguishing of high molecular organic substances,” Materials of reports of 3-d Minsk international colloquium in physics of wave attacks, fire and detonation. Minsk, A.V. Likov Institute of Warm and Mass Exchange, November 12-15, 2013, pp. 100–101. [in Russian]
V. D. Zachmatov, “Ecological and information systems for decision making support for automated, universal subsystem of impulse and multistage defense,” Materials of Conference “Intellectual systems for decision making and problems of computational complex,” ISDVCI’2012, Cherson: ChNTU, 2012, pp. 257–263. [in Russian]
V. D. Zachmatov, O. I. Bondar, and M. V. Sherback, “Ecology accidents protection as effective fire-fighting and explosive prevention of port’s container’s terminals in accordance of analyze of fire-explosive-toxically Catastrophe at sea-port at Tianjin-town,” General problems of ecological safety of environment, Kyiv: SEA, 2018.
N. I. Aralova, O. M. Klyuchko, V. I. Mashkin, and I. V. Mashkina, “Mathematical model of functional respiratory system for the investigation of harmful organic compounds influences in industrial regions,” Cyb. and Comp. Eng. Medical and Biological Cybernetics, no. 1(203), pp. 58–76, 2021. https://doi.org/10.15407/kvt203.01.060
O. M. Klyuchko and Z. F. Klyuchko, “Electronic information systems for monitoring of populations and migrations of insects,” Biotechnologia Acta, Kyiv, vol. 11, no. 5, pp. 5–25. 2018. https://doi.org/10.15407/biotech11.05.005
O. M. Klyuchko, “Biotechnical information systems for monitoring of chemicals in environment: biophysical approach,” Biotechnologia Acta, vol. 12, no. 1, pp. 5–28, 2019. https://doi.org/10.15407/biotech12.01.005
O. M. Klyuchko and P. V. Beloshitsky, “Telecommunication and Digital Technologies for Extreme Conditions in Ukraine: Continuation of EMBS Traditions International Conference on Telemedicine & Digital Health,” Joint Conference on Pathology and Digital Health, GreatBritain, Sept21, 2021 (I-net publ).
O. M. Klyuchko and P. V. Beloshitsky, Diversity of electronic information systems: “EcoIS” monitoring system. DigiHealth Day 2020 Symposium, Deggendorf Institute of Technology, Pfarrkirchen (Germany), 13. 11. 2020 (I-net publ)
O. M. Klyuchko, A. Ya. Beletsky, O. A. Gonchar, and O. V. Melezhyk, “Bioinformation systems with detectors and signal coding capabilities,” Science and Innovation, vol. 18, no. 2, pp. 73–84, 2022. https://doi.org/10.15407/scine18.02.073
O. M. Klyuchko and P. V. Beloshitsky, “Biosensor concept and data input to biomedical information systems,” Medical informatics and engineering, vol. 51, no. 3, pp. 51–69, 2020. https://doi.org/10.11603/mie.1996-1960.2020.3.11698
D. Yu. Kucherenko, I. S. Kucherenko, O. O. Soldatkin, and A. P. Soldatkin, “Application of glutamate-sensitive biosensor for analysis of foodstuff,” Biotechnologia Acta. 11(4), pp. 57–67, 2018. https://doi.org/10.15407/biotech11.04.057
O. M. Klyuchko, A. Ya. Biletsky, D. O. Navrotskyi, “Method of bio-sensor test system application,” Patent UA 129923 U, G01N33/00, G01N33/50, C12Q 1/02. Priority: 22.03.2018, u201802896, Issued: 26. 11. 2018, Bull. 22, 7 p. [in Ukrainian].
V. N. Shutko, V. N. Zakhmatov, O. O. Kolganova, and A. N. Mykolushko, “Mathematical and physical models of devices for detection of some chemical substances in the environment,” Electronics and Control Systems, no. 2(60), pp. 83–87, 2019. https://doi.org/10.18372/1990-5548.60.13819
V. N. Shutko, V. N. Zakhmatov, O. O. Kolganova, and A. N. Mykolushko, “Theoretical bases for the development of chemosensitive detecting devices for environment protection,” Electronics and Control Systems, no. 3(61), pp. 68–73, 2019, https://doi.org/10.18372/1990-5548.61.14223
V. N. Shutko, V. N. Zakhmatov, O. O. Kolganova, D. A. Navrotskyi, and A. N. Mykolushko, “Information systems with chemosensitive detectors for environment protection,” Electronics and Control Systems, Кyiv, no. 2(64), pp. 17–23, 2020. https://doi.org/10.18372/1990-5548.64.14851
O. M. Klyuchko, “Electronic expert systems for biology and medicine,” Biotechnologia Acta, Kyiv, vol. 11, no. 6, pp. 5–28. 2018. https://doi.org/10.15407/biotech11.06.005
O. M. Klyuchko, “Information computer technologies for using in biotechnology: electronic medical information systems,” Biotechnologia Acta, Kyiv, vol. 11, no. 3, pp. 5–28. 2018. https://doi.org/10.15407/biotech11.03.005
A. A. Lev, Ionic selectivity of cell membranes. Leningrad: Science. 1975, 324 p. [in Russian]
https://doi.org/10.1016/S0070-2161(08)60102-1
A. A. Lev, Simulation of ionic selectivity of cell membranes. Leningrad: Science. 1976, 212 p. [in Russian]
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
