Analytische Chemie
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With the reduction of large oil spills because of stricter regulations and safety measures, the question of how to manage smaller oil spills arises. Few on-site analytical tools are available for first responders or other law enforcement personnel to rapidly test for crude oil in the early management of localized polluted areas. The approach reported here relies on well-described computer-assisted multivariate data analysis of the intrinsic fluorescence fingerprints of crude oils to build a multivariate model for the rapid classification of crude oils and the prediction of their properties. Thanks to a dedicated robust portable reader, the method allowed classification and accurate prediction of various properties of crude oil samples like density (according to API, the American Petroleum Institute and viscosity as well as composition parameters such as volume fractions of paraffins or aromatics. In this way, autonomous operation in on-site or in-the-field applications becomes possible based on the direct (undiluted and untreated) measurement of samples and a rapid, tablet-operated readout system to yield a robust and simple analytical test with superior performance. Testing in real-life scenarios allowed the successful classification and prediction of a number of oil spill samples as well as weathered samples that closely resemble samples collected by first responders.
Communities worldwide face significant threats from Explosive Remnants of War (ERW), which endanger lives and restrict land usage. From forest fires due to ERWs or in ERW-contaminated areas (e.g., in Jüterbog, Germany) to broader global challenges (e.g., the Ukrainian conflict), the need for efficient detection and removal of these remnants, especially for humanitarian demining, is paramount. Traditional methods, like manual demining, have severe limitations in safety and efficiency. Here, we introduce an innovative solution to these challenges: “Chemosensing Smart Dust.” This technology uses chemoselective dyes that change their fluorescence properties when exposed to explosives like 2,4,6-trinitrotoluene (TNT). Fluorescence-based detection offers superior sensitivity, reduced likelihood of false positives, and enhanced accuracy of explosive detection. Drones, equipped with excitation lasers or LEDs, deploy the Chemosensing Smart Dust over areas of interest and actively detect the fluorescence changes using high-resolution cameras, offering a rapid, safe, and adaptable detection method. Beyond demining, this innovative approach has potential applications in monitoring polluted areas, homeland security, and emergency response.
Gasquellenlokalisierungen (Gas Source Localization, GSL) tragen dazu bei, die Folgen von Industrieunfällen und Naturkatastrophen zu mildern. Während die GSL, wenn von Menschen durchgeführt, gefährlich und zeitaufwändig ist, können Schwärme von wendigen und kostengünstigen Nanodrohnen die Effizienz und Sicherheit der Suche erhöhen. Da die geringe Nutzlast von Nanodrohnen die Sensor- und Rechenressourcen einschränkt, werden Strategien zur Koordination des Roboterschwarms verwendet, die von biologischen Schwärmen, wie Kolonien sozialer Insekten, inspiriert sind. Die meisten Schwarm-GSL-Strategien verwenden das Maximum der Gaskonzentrationsverteilung zur Schätzung der Gasquellenposition. Experimente legen jedoch nahe, dass die Intermittenz der Gasverteilung vielversprechender ist. In diesem Beitrag wird eine neuartige GSL-Strategie für Schwärme vorgestellt, die auf Pheromonkommunikation und Intermittenz der Gasverteilung basiert. Die Agenten, d.h. die Nanodrohnen, emittieren Pheromonmarker in einer virtuellen Umgebung, wenn sie eine neue Gaswolke feststellen. Die Agenten werden durch virtuelle Kräfte gesteuert und nutzen abwechselnd das Wissen des Schwarms, indem sie dem Pheromongradienten folgen, oder erkunden den Suchraum, indem sie einen Zufallspunkt ansteuern. Zur Kollisionsvermeidung werden die Agenten durchgehend von anderen Agenten und Wänden abgestoßen. Die Strategie wurde auf drei Nanodrohnen implementiert und durch ein Experiment in einem Innenraum mit einer statischen Gasquelle validiert. Die Ergebnisse zeigen eine Verbesserung gegenüber maximabasierten Verfahren und geringe Lokalisierungsfehler in Windrichtung.
This seminar series comprises three lectures on drones and ground robots capable of sensing chemical substances and two accompanying hands-on workshops on nano drones equipped with chemical sensors. In the first lecture, Dr. Neumann will talk on a summary of aerial robot olfaction and his research. In the second and third lectures, more details of the nano drones equipped with chemical sensors will be provided, and the participants can get hands on experience of the nano
drones in the accompanying workshops. The lectures will be given in English. This seminar series is supported by FY2023 Researcher Exchanges Program in UEC.
This seminar series comprises three lectures on drones and ground robots capable of sensing chemical substances and two accompanying hands-on workshops on nano drones equipped with chemical sensors. In the first lecture, Dr. Neumann will talk on a summary of aerial robot olfaction and his research. In the second and third lectures, more details of the nano drones equipped with chemical sensors will be provided, and the participants can get hands on experience of the nano
drones in the accompanying workshops. The lectures will be given in English. This seminar series is supported by FY2023 Researcher Exchanges Program in UEC.
This seminar series comprises three lectures on drones and ground robots capable of sensing chemical substances and two accompanying hands-on workshops on nano drones equipped with chemical sensors. In the first lecture, Dr. Neumann will talk on a summary of aerial robot olfaction and his research. In the second and third lectures, more details of the nano drones equipped with chemical sensors will be provided, and the participants can get hands on experience of the nano drones in the accompanying workshops. The lectures will be given in English. This seminar series is supported by FY2023 Researcher Exchanges Program in UEC.
Eine online Live-Vorführung des DCC Demonstrators zur automatisierten Erstellung und Auswertung eines maschinenlesbaren digitalen Kalibrierscheins zur metrologischen Rückführung eines Pt 100 Temperaturfühlers.
Workflow: DCC Vorlage für Kalibrierungen nach DKD-R 5-1; DCC Middleware zur Aufnahme der auftragsbezogenen Metadaten und Einfügen aller Daten, inkl. der Messdaten, in die DCC Vorlage; Validierung des befüllten DCCs gegen das DCC-Schema; Siegelung des DCCs mit dem digitalen Akkreditierungssymbol; Übertragung an den DCC-Nutzer; nutzerseitige Verifizierung des elektronischen Siegels zur Sicherstellung von Authentizität, Integrität und Akkreditierung; direktes auslesen der Sensordaten mit Messunsicherheit basierend auf Herstellerspezifikationen; Einlesen und Auswerten des DCCs auf Knopfdruck, damit automatisierte Erstellung einer Kalibrierfunktion und entsprechende Korrektur der Sensordaten, automatisches Auslesen der temperaturabhängigen Messunsicherheit und Erweiterung um relevante Beiträge zum Erreichen der metrologischen Rückführbarkeit der Temperaturmessung; qualitätsgesicherte Konformitätsaussage des Prozesses auf Basis der so korrigierten Temperaturmesswerte und deren Unsicherheiten.
In diesem Beitrag soll die Etablierung von digitalen Kalibrierscheinen als maschineninterpretierbare Ergebnisberichte in akkreditierten Kalibrierlaboren, am Beispiel der Kalibrierung von Widerstandsthermometern nach DKD-R 5-1 aufgezeigt werden. Der DCC-Entwurf basiert auf dem von der PTB entwickelten DCC-Schema für XML-Formate. Vorrangig sollen folgende Aspekte bei der Umsetzung in akkreditierten Kalibrierlaboren beleuchtet werden: Angepasste digitale Workflows und Prozessdarstellungen; Harmonisierung von DCCs nach DKD-R 5-1; Entwicklung der IT-Infrastruktur (Middleware) zur automatisierten Generierung von DCCs; Erfahrungen aus der Pilotierung der DAkkS-eAttestation zum digitalen Nachweis der Akkreditierung; Praktische Umsetzung im Rahmen von QI-Digital.
Dieses Qualitätswerkzeug soll im Gesamtkonzept von QI-Digital zum UseCase Wasserstofftankstelle kurz vorgestellt werden.
The transfer of data for the metrological traceability of measurement results is currently taking place in the form of paper-based calibration certificates, mostly. Especially accredited metrology services providers are often bound to paper certificates by regulatory constrictions and sometimes lack of IT-infrastructure. This analog form of metrology data transfer, however, implies hands-on work, in particular for the certificate receiver, as its key values need to be translated into the device- and quality management (QM) system, manually. With thousands of certificates transferred from accredited calibration labs until the industrial regime, this binds a significant amount of human resources and is a well-known source of errors, thus constricting cost-effective and secure workflows.
This contribution highlights the status of the advancing digital transformation in metrology, on the example of force calibration. Although this appealing initiative is to a large extend driven by German stakeholders, it currently evolves to extend across all Europe and far beyond.
Robotic Measurement System Concept for Greenhouse Gas Tomography in Wastewater Treatment Plants
(2023)
This paper introduces a conceptual framework for a greenhouse gas (GHG) measurement system designed for wastewater treatment plants (WWTPs). The emphasis is on accurate gas tomography measurements of emissions, crucial for national emission assessments. The proposed system is movable, semi-autonomous, and employs a combination of ground and air robots equipped with integral remote gas sensors and in-situ sensors. The proposed two/two configuration ensures comprehensive coverage of WWTPs, overcoming obstacles. The system concept lays the foundation for future implementation and evaluation, addressing the need for enhanced understanding of GHG emissions from WWTPs.