Поиск - новости науки и техники

Не боятся поворотов. Устройство, разработанное в ПетрГУ, выручит шахтеров.

Важную роль в сохранении самого дорогого – жизни – может сыграть новая разработка ученых ПетрГУ: беспроводная система позиционирования и связи. Применение ее особенно актуально для угледобывающих предприятий, где требования к используемым в шахтах системам связи весьма высоки и разноплановы: точность локации, энергоэффективность, взрыво- и искробезопасность и т.д. Созданная система уже была успешно апробирована на шахте “Полысаевская” в Кемеровской области. Итогом испытаний стал акт, подтверждающий перспективность применения этой технологии в угольной промышленности. Планируется, что в 2013 году система будет введена в эксплуатацию на других шахтах как в России, так и за рубежом.
Об уникальных преимуществах технологии, ставшей основой оборудования для связи шахтеров друг с другом и наземными службами, об ее предыстории и работе коллектива малого инновационного предприятия “Наносети”, созданного на базе ПетрГУ в рамках Постановления №217, рассказал доцент кафедры информационно-измерительных систем и физической электроники ПетрГУ, технический директор ООО “Наносети”, директор по науке ЗАО “РТЛ-Сервис” Алексей МОЩЕВИКИН:

– Все началось с 2005 года. Тогда в рамках визита финских коллег из крупного европейского исследовательского центра – VTT Technical Research Centre of Finland – в наш университет нам предложили заняться освоением беспроводных технологий. Речь шла о некоем стандарте радиосвязи, который на тот момент только начал развиваться. Аппаратуру на его основе производила лишь одна германская фирма – Nanotron Technologies GmbH. До 2008 года в сотрудничестве с финскими исследователями мы вели работы в этом направлении. Стоит отметить, что их тематика была весьма интересной и с научной, и с коммерческой точки зрения.
В 2008 году на основе исследуемого стандарта радиосвязи от компании “РТЛ-Сервис” (Москва) нам поступило новое предложение – создать прибор, который позволял бы человеку, приехавшему на отдых в фешенебельный отель, не тревожиться о качестве сервиса: захотелось ему попить или поесть – сообщил об этом служащим отеля посредством мини-радиоустройства, и заказ доставят точно туда, где находится клиент. Этот же прибор должен был контролировать и местонахождение обслуживающего персонала. На наше предложение решить проблему связи в отеле с помощью GSM-телефона ответили, что, раз человек приехал отдыхать, его ничто не должно заботить: какой телефон?! В крайнем случае – небольшой брелок, удобный, легкий, водонепроницаемый…
Известно, что снаружи помещения хорошо работают такие системы спутникового позиционирования, как ГЛОНАСС, GPS, Galileo, но внутри зданий сигнал от спутников слабеет. Радиотехнология, разрабатываемая нами, была способна и звук передавать, и локацию осуществлять, причем как снаружи, так и внутри помещений. Двигаясь от итерации к итерации, раскрывая новые возможности технологии, к 2010 году мы сделали первую пилотную инсталляцию. Опробовали ее в действии в одном из крупных отелей на озере Иссык-Куль. Бизнесмены остались довольны.
В том же году открылось еще одно очень перспективное коммерческое направление использования нашей технологии – шахтное. Толчком к этому послужило решение Ростехнадзора об ужесточении норм безопасности в угольных шахтах: государство обязало руководство предприятий приобрести и установить соответствующее оборудование, которое позволяло бы диспетчеру точно знать местонахождение шахтера и иметь возможность связаться с ним. Постоянный мониторинг местонахождения горнорабочих – одно из перспективных направлений повышения уровня безопасности. Но эффективных технологий для этого, кроме как стационарный телефон на развилке тоннелей, в российских шахтах до недавнего времени не было. В разветвленной системе “усов” шахты есть свои ограничения по связи, потребность решить эту проблему возникла давно. Кстати, сотовую связь под землей в угольных разрезах использовать невозможно.
Екатеринбургская фирма “Ингортех” – интегратор решений по шахтам в угольной промышленности – начала поиск того, кто помог бы создать необходимое оборудование. Обратились к нам, заказали пилотную инсталляцию, которую мы реализовали в марте прошлого года. А уже в мае стало понятно – партнерству быть! С нами заключили контракт на поставку “железа” (радиомодулей), который мы и выполнили к концу года. Далее “Ингортех” договорился с шахтой “Полысаевская”, провел сертификацию оборудования, которая длилась более полугода – ведь все, что касается безопасности людей, должно проходить тщательную проверку. Шахтные испытания состоялись в ноябре-декабре нынешнего года. Они показали, что технология успешна и возможна к применению, о чем и был составлен соответствующий акт. Испытания будут еще продолжаться до конца января 2013 года, поскольку требуется некоторая доводка аппаратуры, но уже сейчас у фирмы “Ингортех” есть предварительные контракты на поставку этого оборудования. Для наших екатеринбургских партнеров мы – субподрядчик, представляющий базовый модуль и технологию, на основе которых они формируют решение и продают оборудование шахтам.
Главное отличие нашей первой – отельной – инсталляции от шахтной – принцип построения сети. Во втором случае используется ретранслятор: устройство, которое ловит сигнал в эфире и тут же передает его дальше. Его наличия потребовала “геометрия” шахт: все они – извилистые тоннели, а радиоволны, как известно, умеют хорошо “ходить” по прямой и плохо “заворачивают за угол”. Для того чтобы обеспечить радиодоступ по всей длине шахты, точки доступа требуется располагать последовательно, по цепочке. Но обеспечить это в условиях угледобывающих разрезов с помощью оптического кабеля или технологии Wi-Fi весьма трудозатратно, дорого, а главное – небезопасно: в угольных шахтах очень жесткие условия по искро- и взрывобезопасности.
Наша система легко масштабируется, может покрывать стабильной связью тоннели длиной в несколько километров. Так, для испытаний в Кузбассе была организована единая зона покрытия в 3 км: мы ставили точки доступа, оборудованные батарейным питанием, которое также является серьезным преимуществом предлагаемой нами системы. В пределах этого пространства диспетчер с точностью до 1-2 метров видит, на каком расстоянии стоят точки доступа и где находятся люди, которые носят при себе мобильные интеркомы. Ни одна другая технология не позволяет так точно мерить расстояние: мы эффективно совмещаем и локацию, и звук.
Ответственно заявляю, что на сегодня у нас практически нет конкурентов в данной области. Свою роль в этом играет использование нами стандарта немецкой фирмы Nanotron Technologies. Запатентованная ими технология беспроводной передачи данных Chirp Spread Spectrum (CSS) базируется на использовании линейно-частотных импульсов. На этой базе Nanotron выпускает полупроводниковые приемопередатчики, радиомодули, программное обеспечение и отладочные средства. Технология nanoLOC отличается высокой помехоустойчивостью и малым энергопотреблением. Она позволяет экономить электричество, делает сеть эффективной, и устройства работают от одной батарейки много дольше, чем в других системах. Предлагаемые энергоэффективные трансиверы имеют серьезное конкурентное преимущество. Сейчас в наших устройствах есть также датчик давления и акселерометр, пытались мы использовать и магнитометр, но пока отказались от этой идеи. Наши миниатюрные устройства также возможно дооборудовать различными видами сенсоров, например температуры, или средством для индивидуального газоанализа, которое позволит отслеживать локальный выброс метана.
Кроме нашей разработки, востребованность которой подтверждена недавними испытаниями на шахте Кузбасса, важным итогом работы последних пяти лет является наш коллектив: 25 специалистов, способных быстро реализовывать задуманное. Уверен, даже если случится так, что у нас не будет возможности продолжать развитие имеющейся технологии, мы легко сделаем что-то новое на базе опыта, полученного нами за прошедшее время. Из этих 25 сотрудников ООО “Наносети” три-четыре входят в число лучших инженеров мира, пятеро – в топовые 5%, остальные – в первые 10%. Как удалось организовать такой коллектив? Просто: собирал его из людей, которых хорошо знаю. В команде – те, с кем знаком давно, с кем сделан не один проект, это-то и определяет успешность общей работы. Они – разноплановые специалисты, серьезные профессионалы в разных областях. Кстати, практически все члены нашей команды окончили вузы Петрозаводска: 10 – с красными дипломами, шестеро – уже кандидаты наук, 90% сотрудников выигрывали персональные гранты, сами выступали директорами проектов. Все владеют английским языком. Основной костяк – преподаватели университета, кто-то, как я, например, сократил нагрузку, кто-то – на полной ставке ведет занятия. Но главное, что не теряем связь с университетом, потому что студенты – важная подпитка коллектива. Ежегодно привлекаем в команду двух-трех. Студенты, работающие у нас, прошли либо через программу “У.М.Н.И.К.”, либо через Ползуновские гранты. Я заставляю их писать проекты – это один из залогов стабильности коллектива, даже в условиях возможного отсутствия финансирования.
Когда на 4-5 курсах вижу, что степень самообразования студентов подошла к тому, что они могут быть разработчиками, приглашаю их к себе. Внимательно, как и мои коллеги, отслеживаю таких в студенческом бизнес-инкубаторе, на конкурсах робототехники и пр. Должен заметить, что последние три-четыре года наблюдается закрепление выпускников школ в Карелии, и это очень радует. Особую роль в том, что они остаются дома, играет и специальная политика ПетрГУ в этой области. В Петрозаводске сегодня бурно развивается инновационная инфраструктура. И даже в отсутствие крупного финансирования главное – присутствие духа и потребности в инновациях. Создание малых инновационных предприятий при вузах – дело непростое, но нам повезло: ректор у нас прогрессивный, потому подобная коммерческая компонента не убивается, а развивается.
Наш партнер по развитию и продвижению беспроводной системы позиционирования и связи для угольных шахт – компания “РТЛ-Сервис” – имеет филиал в США. Как показал проведенный специалистами маркетинговый анализ, нашей разработкой уже заинтересовались крупные австралийские и бразильские интеграторы угольной промышленности. После соответствующей процедуры сертификации сможем предложить им нашу продукцию, пока же у нас есть документация на использование оборудования только в российских шахтах. Думаю, в конце 2013 года мы сможем выйти на международный рынок.
С примерами разработанной технологии можно познакомиться на сайтах http://www.rfidexpert.ru/ru/story/985, http://www.rfidjournal.com/article/view/8600/1, а оценить качество локации внутри помещений на сайте http://www.youtube.com/watch?v=fmpKqhZGJBc.

Нина ШАТАЛОВА
Фото пресс-службы ПетрГУ

Нет комментариев