Разработка студентов НГТУ НЭТИ поможет избавить Кузбасс от угольной пыли

С 1 по 16 октября прототип системы экологического мониторинга, прошел первые полевые испытания на угольных разрезах Кемеровской области, сообщили в пресс-службе университета. Их результат показал полную работоспособность программно-аппаратного комплекса WDAS: система выводит актуальные показатели концентрации мелких, средних и крупных частиц в воздухе и в режиме реального времени передает информацию в центр мониторинга. Разработчики уже предоставили первые данные исследования пылевого загрязнения при ведении взрывных горных работ (особенно при массовых взрывах.

Отмечается, что в отличие от существующих на рынке устройств, новая система ведет сбор данных на сервер автоматически и работает автономно без подключения к электросети. Программно-аппаратный комплекс, разработанный студентами, состоит из базовой станции и устройств сбора данных. Устройства принимают данные с датчиков и передают их базовой станции по беспроводной связи LoRa. Базовая станция формирует пакет с информацией и раз в 1—2 часа отправляет его по связи GPRS на сервер заказчика.

Решение позволяет сократить зависимость от сотовой связи, осуществляя сбор данных по протоколу LoRa, тем самым, по словам авторов разработки, увеличить охват территории исследуемого объекта до 10 км и сократить постоянные финансовые расходы на операторов сотовой связи к минимуму.

«Вишенкой на торте», по словам разработчиков, станет ее многофункциональность: 80% представленных на рынке датчиков можно подключить к автоматическому беспроводному комплексу. Так, например, система способна собрать информацию с датчиков вибрации для определения устойчивости сооружения в строительстве. В сельском хозяйстве датчики уровня кислотности почвы (важный показатель для посадки растений), температуры, влажности и света позволят создать благоприятные условия для выращивания полевых культур. Датчики Холла помогут измерять величину тока в сфере энергетики.

— Перед нами стояла задача реализовать экомониторинг, но наша команда решила выйти за эти границы и сделать систему «сквозной». Мы разработали программно-аппаратный комплекс так, чтобы к нему можно было подключить не только датчик пыли, но и многие другие, — рассказал генеральный директор ООО «Vectortec Развитие», магистрант первого курса факультета бизнеса НГТУ НЭТИ Георгий Зорин. По мнению разработчика, используемая архитектура беспроводной связи и многофункциональность системы позволяет говорить об отсутствии полных аналогов в мире, так как большинство мониторинговых систем сделаны под конкретную сферу использования и имеют односложную беспроводную связь.

Отмечается, что в экологии система может не только определять уровень концентрации мелких, средних и крупных частиц в воздухе, но и выводить другие показатели загрязнения сточных вод, почвы, атмосферы, которые встречаются не только на промышленных предприятиях и свалках, но и в городских застройках.

Преимуществом разработки WDAS станут и экономические выгоды ее использования. Используемые беспроводные технологии и автономность системы позволят сократить человеческие, финансовые затраты и время. Это позволит снизить расходы на мониторинг более чем в 5 раз по сравнению с существующими технологиями.

Зарубежные системы мониторинга используют связь GPRS на каждом датчике, что увеличивает стоимость мониторинга такими системами в 10—50 раз. Система WDAS, разработанная студентами НГТУ НЭТИ, подразумевает расположение базовой станции в зоне покрытия сотовой связи, а датчиков — в любых точках объекта. Это важно для промышленных предприятий, где сотовая связь есть далеко не везде. В разрабатываемой системе такую связь использует только базовая станция.

Проект разработки системы мониторинга стартовал летом 2019 года. Кемеровские ученые обратились к студентам НГТУ НЭТИ с предложением совместной работы в исследованиях, связанных с негативными изменениями экологической обстановки.

На сегодняшний день в Кузбассе добыча угля открытым способом происходит более чем на 100 угольных разрезах, вокруг которых образуются облака черной пыли. За последние два года в Кузбассе прошло 25 акций против расширения угольных разрезов и увеличения объемов угледобычи.

— Люди из-за взрывных работ дышат пылью, возникают проблемы экологии. Действующая система мониторинга не позволяет ответить на вопрос, кто именно виноват в загрязнении атмосферного воздуха, поэтому появился такого рода проект, — говорит Георгий Зорин.

Следующим этапом совместного проекта Vectortec и Кемеровского филиала Института вычислительной техники СО РАН станет расширение функционала системы, подготовка к сертификации разработки и к внесению ее в государственный реестр средств измерения. Сейчас Георгий Зорин и его команда подали заявку на конкурс «Старт — цифровые технологии». В дальнейшем команда Vectortec хочет вывести разработку в серийное производство и реализовать проекты с другими крупными заказчиками.

Фото предоставлено пресс-службой НГТУ НЭТИ