Цифровой склон против камнепада
В течение первых двух месяцев 2021 года при участии трех петербургских компаний была разработана комплексная инновационная система контроля камнепадов с природных склонов. Система состоит из канатно-анкерного укрепительного сооружения, датчиков движения, наклона и натяжения стальной конструкции, беспроводной среды передачи данных и облачной платформы анализа и визуализации данных.
Общеизвестно, что ежегодно в результате различных природных катастроф получают травмы и гибнут тысячи людей, материальный урон инфраструктуре населенных пунктов и транспорта оказывается при этом весьма внушительным и, как правило, не покрывается муниципальными и региональными бюджетами. По оценкам Росгидромета, только в 2019 году российская экономика потеряла около 90 млрд. рублей из-за природных катаклизмов.
Одной из часто встречающихся разновидностей природных угроз являются камнепады. Инфраструктуры, расположенные у подножия постепенно разрушающихся горных массивов, находятся под угрозой, с которой хозяйствующие субъекты пытаются бороться в рамках имеющихся, далеко не всегда отвечающих серьезности проблемы возможностей.
Основные методы и сценарии борьбы с обрушением склонов и камнепадом отработаны при решении задач защиты автомобильных дорог и железнодорожных путей в горной местности. Традиционно для защиты используются система драпировки склонов (обтягивание металлической сеткой) и камнеулавливающие барьеры (сетчатые панели, стойки, опорные плиты основания, элементы фундамента и анкера и др.).
В отношении жизненного цикла защитных конструкций вполне очевидно, что основную его длительность составляет эксплуатация смонтированных сооружений. Гарантии производителей составляют десятки лет, но, несмотря на это, совершенно необходим систематический контроль движения скальных пород, деформации защитных сеток и иных задействованных конструкций. Периодическая визуальная оценка изменений не всегда полноценно реализуема, может не давать точной картины процессов, ресурсозатратна. Нельзя сбрасывать со счетов и человеческий фактор, способный повлиять на качество мониторинга.
Благодаря научно-техническому прогрессу в различных прикладных отраслях, появлению эффективных технологий связи, специализированных высокочувствительных датчиков, а также доступных информационно-аналитических облачных платформ (при совместном использовании характеризуемых как "технологии Интернета Вещей") индустрия защитной инженерии получила новые технологии и инструменты для обеспечения надежной защиты сооружений, предотвращения катастроф, сохранения жизни и здоровья людей.
Реализованный в первые месяцы 2021 года силами трех петербургских компаний инновационный проект был нацелен на обеспечение непрерывного автоматизированного мониторинга и контроля противокамнепадной металлоконструкции.
Компания "РОССИННО" вовлечена в решение задач аналитики и управления оперативной информацией с 2012 года. Флагманское направление деятельности компании - цифровая платформа для решения задач мониторинга, автоматического и визуального анализа, автоматизированных и ручных управляющих воздействий. За последние годы компания реализовала целый ряд облачных проектов сферы Интернета Вещей и с декабря 2020 года подключилась к упомянутому проекту компании "Интеллектуальные Медиа Системы" холдинга "Росинжиниринг". Существенный вклад в успешную реализацию проекта внесла компания "Aurora Evernet", осуществившая комплексный анализ задачи, планирование радиопокрытия, поставку и монтаж датчиков, обеспечение транспорта данных.
Одной из часто встречающихся разновидностей природных угроз являются камнепады. Инфраструктуры, расположенные у подножия постепенно разрушающихся горных массивов, находятся под угрозой, с которой хозяйствующие субъекты пытаются бороться в рамках имеющихся, далеко не всегда отвечающих серьезности проблемы возможностей.
Основные методы и сценарии борьбы с обрушением склонов и камнепадом отработаны при решении задач защиты автомобильных дорог и железнодорожных путей в горной местности. Традиционно для защиты используются система драпировки склонов (обтягивание металлической сеткой) и камнеулавливающие барьеры (сетчатые панели, стойки, опорные плиты основания, элементы фундамента и анкера и др.).
В отношении жизненного цикла защитных конструкций вполне очевидно, что основную его длительность составляет эксплуатация смонтированных сооружений. Гарантии производителей составляют десятки лет, но, несмотря на это, совершенно необходим систематический контроль движения скальных пород, деформации защитных сеток и иных задействованных конструкций. Периодическая визуальная оценка изменений не всегда полноценно реализуема, может не давать точной картины процессов, ресурсозатратна. Нельзя сбрасывать со счетов и человеческий фактор, способный повлиять на качество мониторинга.
Благодаря научно-техническому прогрессу в различных прикладных отраслях, появлению эффективных технологий связи, специализированных высокочувствительных датчиков, а также доступных информационно-аналитических облачных платформ (при совместном использовании характеризуемых как "технологии Интернета Вещей") индустрия защитной инженерии получила новые технологии и инструменты для обеспечения надежной защиты сооружений, предотвращения катастроф, сохранения жизни и здоровья людей.
Реализованный в первые месяцы 2021 года силами трех петербургских компаний инновационный проект был нацелен на обеспечение непрерывного автоматизированного мониторинга и контроля противокамнепадной металлоконструкции.
Компания "РОССИННО" вовлечена в решение задач аналитики и управления оперативной информацией с 2012 года. Флагманское направление деятельности компании - цифровая платформа для решения задач мониторинга, автоматического и визуального анализа, автоматизированных и ручных управляющих воздействий. За последние годы компания реализовала целый ряд облачных проектов сферы Интернета Вещей и с декабря 2020 года подключилась к упомянутому проекту компании "Интеллектуальные Медиа Системы" холдинга "Росинжиниринг". Существенный вклад в успешную реализацию проекта внесла компания "Aurora Evernet", осуществившая комплексный анализ задачи, планирование радиопокрытия, поставку и монтаж датчиков, обеспечение транспорта данных.
Общая схема автоматизированной мониторинговой системы для каменного склона
Разработанная компаниями защитная система с автоматизированным мониторингом функционирования состоит из канатно-анкерного укрепительного сооружения (в виде высокопрочной металлической сетки), нескольких десятков датчиков движения, угла наклона, натяжения тросов и температуры, беспроводной среды передачи данных (базирующейся на современном стандарте беспроводного обмена данными LoRaWAN) и развитой облачной платформы анализа и визуализации данных.
Развертывание сегментов сети LoRaWAN предполагало установку базовой станции (или набора станций) LoRa и LoRa-сервера, выполняющего технические задачи контроля доступа устройств в сеть, опциональной защиты передаваемых данных и маршрутизации информации к серверу приложений. Роль сервера приложений в решении выполняет программный комплекс "Центральный Пульт" (известный также под маркой "SAYMON").
"Центральный Пульт" решает целый спектр задач, связанных с приемом, обработкой, оперативной классификацией, долгосрочным хранением, машинной аналитикой и визуализацией данных. Программный комплекс, развернутый на базе компании "Интеллектуальные Медиа Системы", имеет определенную программным методом иерархию объектов, в каждый из которых попадают данные после отправки их с датчиков, установленных на металлической сетке "оцифрованного" природного склона. Любые движения, сообщение об аварии или изменение угла наклона датчика регистрируется в системе, в конкретном информационном объекте, и на первом этапе классифицируется с точки зрения заданных для этого объекта условий. Классифицированное движение или авария на объекте приводит к изменению цвета визуализации и может сопровождаться автоматическим действием и/или уведомлением ответственных служб.
Классификация движения системы скального укрепления находится в зоне ответственности профильных исследователей, занимающихся вопросами перемещения грунтов и горных пород. В настоящее время система находится в режиме постоянной опытной эксплуатации и накапливает массивы структурированных данных, которые могут быть последовательно использованы для классификации ситуаций, подбора критериев классификации и, впоследствии, - для обучения моделей искусственного интеллекта.
Аналитический модуль комплекса "Центральный Пульт" использует алгоритм анализа накопленных в системе данных и формирует показатели динамики изменения угла наклона на наборе периодов наблюдения. Для публикуемых в связанные с датчиками информационные объекты данных модуль задает критерии срабатывания смены состояния на тревожное или нормальное с последующей визуализацией и отработкой ассоциированных действий.
Интегрированные в комплекс иерархии информационных объектов, временные ряды и механизмы распространения смены состояний позволяют создать не только цифровую копию склона в конкретный момент времени, но и рассматривать развитие ситуаций в историческом контексте. Реализация такого "цифрового двойника" сетки, обтягивающей склон, позволяет непрерывно анализировать развивающиеся процессы и дает принципиальные преимущества в сравнении с эпизодическим визуальным наблюдением.
Развертывание сегментов сети LoRaWAN предполагало установку базовой станции (или набора станций) LoRa и LoRa-сервера, выполняющего технические задачи контроля доступа устройств в сеть, опциональной защиты передаваемых данных и маршрутизации информации к серверу приложений. Роль сервера приложений в решении выполняет программный комплекс "Центральный Пульт" (известный также под маркой "SAYMON").
"Центральный Пульт" решает целый спектр задач, связанных с приемом, обработкой, оперативной классификацией, долгосрочным хранением, машинной аналитикой и визуализацией данных. Программный комплекс, развернутый на базе компании "Интеллектуальные Медиа Системы", имеет определенную программным методом иерархию объектов, в каждый из которых попадают данные после отправки их с датчиков, установленных на металлической сетке "оцифрованного" природного склона. Любые движения, сообщение об аварии или изменение угла наклона датчика регистрируется в системе, в конкретном информационном объекте, и на первом этапе классифицируется с точки зрения заданных для этого объекта условий. Классифицированное движение или авария на объекте приводит к изменению цвета визуализации и может сопровождаться автоматическим действием и/или уведомлением ответственных служб.
Классификация движения системы скального укрепления находится в зоне ответственности профильных исследователей, занимающихся вопросами перемещения грунтов и горных пород. В настоящее время система находится в режиме постоянной опытной эксплуатации и накапливает массивы структурированных данных, которые могут быть последовательно использованы для классификации ситуаций, подбора критериев классификации и, впоследствии, - для обучения моделей искусственного интеллекта.
Аналитический модуль комплекса "Центральный Пульт" использует алгоритм анализа накопленных в системе данных и формирует показатели динамики изменения угла наклона на наборе периодов наблюдения. Для публикуемых в связанные с датчиками информационные объекты данных модуль задает критерии срабатывания смены состояния на тревожное или нормальное с последующей визуализацией и отработкой ассоциированных действий.
Интегрированные в комплекс иерархии информационных объектов, временные ряды и механизмы распространения смены состояний позволяют создать не только цифровую копию склона в конкретный момент времени, но и рассматривать развитие ситуаций в историческом контексте. Реализация такого "цифрового двойника" сетки, обтягивающей склон, позволяет непрерывно анализировать развивающиеся процессы и дает принципиальные преимущества в сравнении с эпизодическим визуальным наблюдением.
Пример экрана программного комплекса "Центральный пульт" для мониторинга склона
Имеющийся механизм виджетов позволяет специалисту-аналитику смоделировать необходимые для экспресс-анализа и отчетов формы представления данных. На основе созданной модели формат представления программно тиражируется на каждый датчик в работающей системе. В целях более детального анализа и предметной работы с накопленными данными доступны инструменты конструирования комбинированных графиков с возможностями быстрого изменения окна анализа, масштабов усреднения отображаемых данных, наблюдать динамику изменения состояний и многое другое.
Таким образом, в реализованном проекте объединили свои профессиональные усилия специалисты в сфере инженерной защиты, организации эффективной беспроводной сети устройств и облачной обработки данных. Достигнутые результаты позволяют специалистам по эксплуатации дорожного полотна обоснованно оценить возможные эффекты от реализации проекта, а экспертам в области организации защиты путей сообщения и сооружений - производить предметные изыскания и работы в отношении анализа и построения оптимальных и безопасных моделей эксплуатации.
Природные горные массивы, высотные здания и сооружения, мосты, дорожные магистрали, дамбы и другие гидротехнические сооружения, береговые защитные комплексы, шахты и рудники, памятные монументы и мемориальные комплексы - далеко не полный список промышленных и иных объектов, для которых компетенции и возможности компаний могут оказаться полезными и востребованными. В отношении такого рода объектов представленный общий подход можно рассматривать как универсальный в использовании. Вместе с тем, благодаря обширным и постоянно совершенствуемым возможностям комплекса "Центральный Пульт" к каждой конкретной задаче может быть обеспечен индивидуальный подход.
Таким образом, в реализованном проекте объединили свои профессиональные усилия специалисты в сфере инженерной защиты, организации эффективной беспроводной сети устройств и облачной обработки данных. Достигнутые результаты позволяют специалистам по эксплуатации дорожного полотна обоснованно оценить возможные эффекты от реализации проекта, а экспертам в области организации защиты путей сообщения и сооружений - производить предметные изыскания и работы в отношении анализа и построения оптимальных и безопасных моделей эксплуатации.
Природные горные массивы, высотные здания и сооружения, мосты, дорожные магистрали, дамбы и другие гидротехнические сооружения, береговые защитные комплексы, шахты и рудники, памятные монументы и мемориальные комплексы - далеко не полный список промышленных и иных объектов, для которых компетенции и возможности компаний могут оказаться полезными и востребованными. В отношении такого рода объектов представленный общий подход можно рассматривать как универсальный в использовании. Вместе с тем, благодаря обширным и постоянно совершенствуемым возможностям комплекса "Центральный Пульт" к каждой конкретной задаче может быть обеспечен индивидуальный подход.
О компаниях
Компания "РОССИННО"
С 2012 года производит и поставляет программное обеспечение для лидеров цифрового рынка России. Флагманскими направлениями компетенций и деятельности компании является мониторинг и управление в области цифровых коммуникаций и предоставления услуг, а также облачные проекты.
Сайт компании: https://rossinno.biz
Компания "РОССИННО"
С 2012 года производит и поставляет программное обеспечение для лидеров цифрового рынка России. Флагманскими направлениями компетенций и деятельности компании является мониторинг и управление в области цифровых коммуникаций и предоставления услуг, а также облачные проекты.
Сайт компании: https://rossinno.biz
Подписывайтесь на новости, чтобы быть в курсе последних новостей нашей компании!
Санкт-Петербург, проспект Медиков, 3