GEMET
საველე მეტეოროლოგიური სადგური GTU GEMET V1
2013 წლის ვერეს ხეობის ტრაგიკული მოვლენის შემდეგ, საქარველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის მხარდაჭერით შეიქმნა მრავალფუნქციური „კრიტიკული მეტეოროლოგიური სიტუაციის მონიტორინგის, დეტექტირებისა და შეტყობინების სისტემა”. კრიტიკული მეტეოროლოგიური სიტუაციის მონიტორინგის, დეტექტირებისა და შეტყობინების სისტემა მოიცავს GSM კავშირის ქსელში ჩართულ, სულ ცოტა, ერთ მრავალფუნქციურ მეტეოსადგურს და მონაცემთა დამუშავების ერთ ცენტრალურ სადგურს. მრავალფუნქციური მეტეოსადგური შეიცავს მეტეოროლოგიური, გეოლოგიური, გეოფიზიკური, ჰიდროლოგიური, ეკოლოგიური პარამეტრების საზომ საშუალებებს. ამასთან, საზომი საშუალებები გადაწყვეტილია ცალკეული ციფრული მოდულების სახით, რომლებსაც გააჩნიათ პარალელური პორტები. მეტეოსადგური ასევე მოიცავს GSM კავშირის პირველ მოდულს, ცენტრალური პროცესორის მოდულს ცენტრალური მიკროპროცესორით და ოპერატიული მეხსიერების ბლოკით. ცენტრალურ მიკროპროცესორს გააჩნია GPIO პორტები, რომლებითაც უერთდება საზომ და GSM მოდულებს. ცენტრალური პროცესორის მოდული ახდენს საზომი საშუალებებიდან მიღებული ინფორმაციის საფუძველზე კრიტიკული მეტეოროლოგიური, გეოლოგიური, გეოფიზიკური, ჰიდროლოგიური, ეკოლოგიური სიტუაციის დეტექტირებას და მონაცემების GSM კავშირის მოდულით ცენტრალურ სადგურში გადაცემას.
2015 წელს რეალიზდა პირველი სადემოსტრაციო პროტოტიპი ხოლო 2018 წელს აღნიშნული იდეა კვანტური ფიზიკისა და საინჟინრო ტექნოლოგიების ინსტიტუტის თანამშრომლების ავტორობით, საქართველოს ტექნიკურმა უნივერსიტეტმა დააპატენტა „P20186814B“ საპატენტო ნომრის ქვეშ მფლობელის უფლებით.
2019 წელს პირველ სადემოსტრაციო პროტიტიპს გაეცნო საქართველოს პრემიერ მინისტრი, გამოიკვეთა დაინტერესება, როგორც გარემოს დაცვის, ისე განათლებისა და ჯადაცვის სამინისტროების მხრიდან.
2019 წლის დასაწყისში, აღნიშნულ სამუშაოზე დაყრდნობით კვანტური ფიზიკისა და საინჟინრო ტექნოლოგიების ინსტიტუტს მიენიჭა ISO9001:2015 სერტიფიკატი QMS43458, მაღალი ხარისხისთვის გამზომი და სანავიგაციო ხელსაწყოების დიზაინში და წარმოებაში.
2019 წელს შეიქმნა პირველი სერიული წარმოებისთვის გათვლილი ვერსია GTU GEMET V1.
GTU GEMET V1
პირველი სერიული წარმოების მოდელი GTU GEMET V1 წამოადგენს P20186814B პატენტზე დაყრდნობით შექმნილ საველე-მეტეოროლოგიურ სადგურს , რომელსაც გააჩნია უნარი მონიტორინგი გაუწიოს გარემოს ძირითად პარამეტრებს: ჰაერის ტემპერატურა/ტენიანობა/წნევა, ქარის სიჩქარე/მიმართულება, ნიადაგის ტენიანობა/ტემპერარტურა, ნალექების დონე, თოვლის საფარის სისქე. მთავარი აქცენტი გადატანილი იქნა გამზომი და მაკონტროლებელი ელექტრონული მოდულების დიზაინზე, რათა გაზრდილიყო საიმედოობა და ხარისხი.
მთავარი მაკონტროლებელი მოდული შედგება GEMET Main Board (GMB) ისაგან, რაც წარმოადგენს Pritned Circuit Board (PCB)-ს, რომელიც დასახლებულია შემდეგი ე.წ. Mezzanine Board ებით: Real Time Clock მოდულით, მემორი მოდულით, GSM მოდულით, Pulse Width Modulator (PWM) მოდულით, ძაბვის რეგულატორებით და GTU GEMET Controller (GGC) მოდულით.
GMB და GGC PCB დაფების დიზაინი შეიქმნა KiCad აპლიკაციაში და ქარხნული წესით დამზადდა რამოდენიმე ეგზემპლარად.
GMB მთავარ მოდულთან მიერთებულია პერიფერიული გამზომი ანალოგური და ციფრული სენსორები, რომელთა წაკითხვას მასზე განთავსებული სხვადასხვა ფუნქციის mezzanine მოდულებთან ერთად ახდენს GMB კონტროლერი, წაკითხვა ხდება ყოველ 10 წუთში ერთხელ, 6 ანათვალი საშუალოვდება და საათში ერთხელ გასაშუალებული ანათვლების პაკეტი დროის სტამპით გადაიცემა სერვერზე GSM2 კომუნიკაციის მეშვეობით.
GGC ფუნქციური ალგორითმები და სენსორების კონფიგურაცია შექმნილია CircuitPy პროგრამირების ენაზე.
სისტემა არის ენერგო ეფექტური, ესაჭიროება 12V DC ძაბვა და სტანდარტულ რეჟიმში მოიხმარს 2mA დენს.
პერიფერიული სენსორები აღჭურვილია ე.წ. საავიაციო კონექტორებით, რაც უზრუნველყოფს რთული მეტეოროლოგიური პირობების შემთხვევაში შეუფერხებელ მუშაობას და განაპირობებს მოდულობას, რაც საშუალებას გვაძლევს საჭიროების შემთხვევაში არსებითი ჩარევის გარეშე სწრაფ ჩანაცვლებას სათადარიგო სენსორით.
GTU GEMET V1 ს გააჩნია 12 სხვადასხვა ტიპის სენსორი, რომლებიც განთავსებული იქნება მეტეო ანძაზე და ნიადაგში. თითქმის ყველა სენსორი აღჭურვილია ATTINY85 მიკრო კონტროლერით, რომელიც ახდენს ანალოგიური სიგნალების გარდაქმნას ციფრულში 16 ბიტიანი Texas Instuments ის ADC1113 ერთ არხიანი ADC ისით, რაც განაპირობებს ანათვლების უპრეცედენტო სიზუსტეს მსგავსი ტიპის გაზომვებისთვის. რიგ შემთხვევებში დებაუსერით ,რომელიც გამოყენებულია ADC ის შემავალ პინზე, რათა ელექტრონული მთვლელებიდან მოსული მცდარი ხდომილებების ჩახშობა მოხდეს.
აღნიშნული მიკრო კომპონენტებისათვის დამუშავდა GEMET V1 ისთვის ზოგადი გამოყენების სპეციალური PCB დაფა, რომელიც კომპონენტების მასზე განთავსების შემდეგ დაიფარა სპეციალური დიელექტრიკული ებოქსიტით, რაც ასევე უზრუნველყოფს რთულ გარემო პირობებში გამართულ მუშაობას. ციფრული სიგნალი ცენტრალურ GMB-ს გადაეცემა ATTINY85 მიკროკონტროლერიდან სერიული კომუნიკაციის მეშვეობით. ენერგო ეფექტურობის გამო, ყველა ATTINY85 დაპროგრამებულია ე.შ. Slave მოდაში სამუშაოდ, რაც ფიზიკურად ნიშნავს რომ თუ არაა ინფორმაციის აღებაზე და გადაცემაზე მოთხოვნა GMB კონტროლერიდან, სისტემა არის sleep მოდაში და მოიხმარს მინიმალური რაოდენობის ელექტრო ენერგიას.
როგორ უკვე აღვნიშნეთ GEMET V1 არის პირველი სერიული წარმოებისთვის გათვლილი სრულფასოვანი საველე-მეტეოროლოგიური სადგური. მისი წარმოების დროს მოხდა მრავალი კომპონენტის ოპტიმიზაცია და ეფექტურობის გაზრდა. ლაბორატორიულმა გამოცდებმა წარმატებით ჩაიარა, უახლოეს მომავალში იგეგმება მისი მონტაჟი შედარებით რთულ გეოგრაფიულ და მეოტეოროლოგიურ ზონაში, რათა მოხდეს დაკვირვება მის სტაბილურ და გრძელვადიან მუშაობაზე .
