Система экологического мониторинга студентов НГТУ НЭТИ поможет освободить Кузбасс от угольной пыли
С 1 по 16 октября макет системы прошел первые полевые испытания на угольных разрезах Кемеровской области. Их итог показал полную работоспособность программно-аппаратного комплекса WDAS: система выводит животрепещущие показатели концентрации мелких, средних и больших частиц в воздухе и в режиме реального времени передает информацию в центр мониторинга. Разработчики уже предоставили 1-ые данные исследования пылевого загрязнения при ведении взрывных горных работ (в особенности при массовых взрывах
В отличие от имеющихся на рынке устройств, новая система ведет сбор данных на сервер автоматом и работает автономно без подключения к электросети. Программно-аппаратный комплекс, разработанный студентами, состоит из базисной станции и устройств сбора данных. Устройства принимают данные с датчиков и передают их базисной станции по беспроводной связи LoRa. Базисная станция формирует пакет с информацией и раз в 1—2 часа посылает его по связи GPRS на сервер заказчика.
Решение позволяет уменьшить зависимость от сотовой связи, осуществляя сбор данных по протоколу LoRa, тем самым, по утверждениям авторов разработки, увеличить охват территории исследуемого объекта до 10 км и уменьшить постоянные финансовые расходы на операторов сотовой связи к минимуму.
«Вишенкой на тортике», по словам разработчиков, станет ее многофункциональность: 80% представленных на рынке датчиков можно подключить к автоматическому беспроводному комплексу. Так, к примеру, система способна собрать информацию с датчиков вибрации для определения стойкости сооружения в строительстве. В сельском хозяйстве датчики уровня кислотности земли (важный показатель для посадки растений), температуры, влажности и света позволят сделать благоприятные условия для выращивания полевых культур. Датчики Холла посодействуют измерять величину тока в сфере энергетики.
«Перед нами стояла задачка реализовать экомониторинг, но наша команда решила выйти за эти границы и сделать систему «сквозной». Мы разработали программно-аппаратный комплекс так, чтоб к нему можно было подключить не только датчик пыли, но и многие другие», — сказал генеральный директор ООО «Vectortec Развитие», магистрант первого курса факультета бизнеса НГТУ НЭТИ Жора Зорин. По мнению разработчика, используемая архитектура беспроводной связи и многофункциональность системы позволяет гласить об отсутствии полных аналогов в мире, так как большая часть мониторинговых систем сделаны под конкретную сферу использования и имеют односложную беспроводную связь.
В экологии система может не только определять уровень концентрации маленьких, средних и крупных частиц в воздухе, но и выводить другие характеристики загрязнения сточных вод, почвы, атмосферы, которые встречаются не только на промышленных предприятиях и свалках, но и в городских застройках.
«Ранее сбор инфы о загрязнении воздуха производился несколько раз в месяц, в связи с чем данные не были настолько актуальными, а способы их передачи не позволяли заавтоматизировать процесс их анализа в нашем программном обеспечении. И для того, чтоб решить эту проблему, нам необходима система мониторинга, которая позволяла бы собирать информацию о загрязнении в режиме реального времени», — гласит научный сотрудник КФ ИВТ СО РАН, кандидат технических наук Иван Харлампенков.
Преимуществом разработки WDAS станут и экономические выгоды ее использования. Применяемые беспроводные технологии и автономность системы позволят уменьшить человеческие, финансовые затраты и время. Это позволит понизить расходы на мониторинг более чем в 5 раз по сопоставлению с существующими технологиями.
Забугорные системы мониторинга используют связь GPRS на каждом датчике, что наращивает стоимость мониторинга такими системами в 10—50 раз. Система WDAS, разработанная студентами НГТУ НЭТИ, предполагает расположение базовой станции в зоне покрытия сотовой связи, а датчиков — в всех точках объекта. Это важно для промышленных компаний, где сотовая связь есть далеко не всюду. В разрабатываемой системе такую связь употребляет только базовая станция.
«Для нас проект был как вызов, нас не столько заинтересовывала финансовая составляющая, сколько техническая реализация таковой непростой системы. Мы сделали всё с нуля: разработали платы, разработали корпус, находили и подбирали все нужные части для работы системы, сами программировали и прошивали», — сказал Георгий Зорин.
Проект разработки системы мониторинга стартовал летом 2019 года. Кемеровские ученые обратились к студентам НГТУ НЭТИ с предложением совместной работы в исследовательских работах, связанных с негативными изменениями экологической обстановки.
На нынешний день в Кузбассе добыча угля открытым методом происходит более чем на 100 угольных разрезах, вокруг которых образуются облака темной пыли. За последние два года в Кузбассе прошло 25 акций против расширения угольных разрезов и роста объемов угледобычи. «Люди из-за взрывных работ дышат пылью, появляются проблемы экологии. Действующая система мониторинга не позволяет ответить на вопрос, кто конкретно виноват в загрязнении атмосферного воздуха, потому появился такого рода проект», — сказал Георгий Зорин.
Следующим шагом совместного проекта Vectortec и Кемеровского филиала Института вычислительной техники СО РАН станет расширение функционала системы, подготовка к сертификации разработки и к внесению ее в муниципальный реестр средств измерения. Сейчас Георгий Зорин и его команда подали заявку на конкурс «Берет старт — цифровые технологии». В предстоящем команда Vectortec хочет вывести разработку в серийное создание и реализовать проекты с другими большими заказчиками.
Команда разработчиков компании Vectortec состоит из 7 инженеров, программистов и математиков. Среди их четыре выпускника факультета радиотехники и электроники НГТУ НЭТИ, один студент факультета бизнеса НГТУ НЭТИ, один выпускник механико-математического факультета НГУ и один программист-самоучка. Команда стартаперов, которая разработала автономную функциональную систему мониторинга и «умные ценники», — резиденты сетевого межвузовского бизнес-инкубатора «Гараж».
Напоминаем, что в конце мая «умные ценники», которые разработала команда Vectortec, начали работать в магазине «Фасоль». «Умные ценники» меняют цены на продукт автоматически в зависимости от спроса, остатков на складе и других характеристик ценообразования без участия дополнительного персонала. Программка позволяет проводить глубинную аналитику, отслеживать поведение потребителей и способна поменять маркетинговые отделы небольших сетей магазинов.
Справка
По данным аналитического центра при Правительстве РФ совокупный объем выбросов в Рф, загрязняющих атмосферу, в 2018 году составил 32,3 млн. Кемеровская область заходит в список областей, где происходит больше всего выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников. В 2018 году количество выбросов в области составило 515,6 кг на человека.
В июле 2019 года было принято распоряжение Правительства РФ, согласно которому утвержденные в нем объекты к 2022 году должны обеспечить передачу инфы Роскомнадзору о выбросах загрязняющих веществ в окружающую среду.
Источник: Управление информационной политики
Новосибирский муниципальный технический университет
