ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПАРТНЕР – ОАО «РЖД»
Поймать сигнал
Как работает система мониторинга состояния моста через канал имени Москвы
00:00, 06 февраля 2025
Система мониторинга состояния моста через канал имени Москвы стала успешным примером использования технологий интернета вещей на объектах РЖД. Актуальная информация и данные о событиях доступны обслуживающему персоналу. Благодаря полной и достоверной картине о событиях на мосту уменьшается риск пропустить важное событие между плановыми осмотрами. Как следствие, снижается и влияние человеческого фактора.
Пилотный проект стартовал в октябре 2022 года. Система мониторинга моста через канал имени Москвы заработала на базе платформы Inspark. IoT Platform. Одна из целей пилотного проекта – отработать технологии интернета вещей для мониторинга искусственных сооружений. Для компании РЖД как для владельца одной из самых протяженных железнодорожных сетей в мире вопрос особенно актуален: в эксплуатации находится более 3,5 тыс. мостов и переходов.
«Платформа – базовый элемент пилотного проекта. Она ориентирована не только на предоставление информации об искусственных сооружениях. Ее задача – создать единый слой взаимоувязанных данных из различных источников. Можно не просто сократить время на контроль таких важных параметров, как угол наклона, перемещение, деформация, напряжение конструкции, уровень колебаний, а вести постоянное наблюдение, сопоставлять события и быстро реагировать на неисправности. Система дает заинтересованным службам детальную информацию о динамике изменения параметров и связанных с этим событиях», – объясняет генеральный директор ООО «РЖД-Технологии» Александр Мискарян.
Чтобы добиться максимальной отдачи при внедрении любого универсального решения, важно точно адаптировать его под специфику деятельности функционального заказчика. Сигнал, который передает отдельный датчик, может занимать от нескольких десятков до нескольких сотен байт. Важна и частота передачи сигнала, необходимая диспетчеру. Иногда требуется поддержать режим онлайн, и в этом случае в систему направляется поток из миллионов сообщений в секунду.
Inspark. IoT Platform внесена в реестр отечественного ПО. Платформа полностью совместима с российскими ОС (Astra Linux и Red OS) и использует СУБД PostgreSQL
Например, на компрессорной станции может быть установлено до 5–7 датчиков, и только для двух будет целесообразен онлайн-режим передачи сигнала – датчиков мониторинга режима работы компрессорной установки. В условиях использования радиоканала, передающего данные по технологии GPRS, потребуется до 0,04 секунды. Для того чтобы передать два сигнала в секунду, это ничтожно мало.
Аккумулятор для данных
Платформа Inspark. IoT Platform – это многофункциональное решение для сбора и анализа данных.
«Технологии платформы нацелены на работу с оперативными данными, которые поступают с большой скоростью и большим количеством одномоментно. Все закономерности (отклонения) и ошибки (события) могут передаваться в другие системы, где должны быть реализованы алгоритмы детального анализа данных и поиска закономерностей. Полученные сведения можно использовать не только в оперативном управлении, оптимизации энергопотребления, составлении графиков технического обслуживания и ремонта и в предотвращении аварийных ситуаций. Система подходит для создания информационных моделей (ТИМ-технология) при проектировании и возведении объектов железнодорожной инфраструктуры и управлении их жизненным циклом», – рассказывает основатель группы компаний «Инспарк» Олег Крупенко.
Платформа выступает в роли единого центра обмена информацией. Процесс сбора данных значительно упрощается, поскольку каждой системе нужно настроить связь только с платформой, а не со всеми остальными системами по отдельности.
Технологические сооружения и производственные площадки, вокзалы и линии электропередачи или наружного освещения вдоль улиц, любые здания с помощью датчиков и контроллеров Inspark Pro можно подключить к платформе.
Новые возможности
Раньше по установленному графику специалисты выезжали на объект для проведения замеров. Они записывали данные в специальный журнал, а после вручную сопоставляли их с прошлыми результатами и делали заключения. Сейчас информация мгновенно поступает на экраны диспетчеров в удаленном центре управления и на смартфоны руководителей. В мобильном приложении можно отслеживать как общую ситуацию на мосту, так и показатели отдельных датчиков. Если отклонения превышают установленный предел, ярлык датчика становится красным. Появляется сигнал к действию. Для каждого параметра доступны графики отклонений за дни и месяцы, которые помогают определить причины изменений: среднесуточное колебание или прохождение грузового поезда. После внедрения платформы требуется не больше 15 минут, чтобы узнать о возможной аварийной ситуации и вызвать ремонтную бригаду. Периодичность сбора данных с датчиков оператор устанавливает самостоятельно.
Внедрение системы мониторинга моста сократило время передачи данных о его состоянии за счет перехода от ручного сбора данных к их автоматическому получению в режиме реального времени: повысилась оперативность и точность анализа отклонений, актуальность планирования и проведения ремонтных работ. Чем чаще модель передает данные, тем выше расход энергии и, соответственно, чаще нужно заряжать или менять аккумуляторы. С другой стороны, есть риск пропустить важный показатель, который вышел за пределы норматива. В процессе реализации проекта инженеры определили оптимальную частоту опроса датчиков.
Внедрение системы мониторинга моста сократило время передачи данных о его состоянии
Безопасную передачу данных с IoT-устройств в облако обеспечивает шлюз Kaspersky IoT Secure Gateway. В последнюю модель контроллера Inspark Pro встроена микроядерная операционная система Kaspersky OS с кибериммунными свойствами. Это делает его пригодным для использования в системах с высокими требованиями к безопасности, включая объекты критической информационной инфраструктуры. Контроллер способен без задержки принимать сигналы от каждого подключенного к нему датчика ежесекундно.
Источник информации
Датчик – это прежде всего измерительный прибор, к которому предъявляются специальные требования: метрологические, технические, ограничения доступа к определенной части прибора, идентификация прибора и корректность используемых алгоритмов и функций. Общие требования к измерительным приборам с программным управлением содержатся в ГОСТ Р 8.839-2013/OIML D 31:2008. Выбор датчика – отдельная работа. Ее выполняют специалисты РЖД – так формируется отраслевой стандарт приборов измерения, применяемых на инфраструктуре железнодорожного транспорта. Месторасположение и способы крепления датчика – это всегда результат предварительной проектной работы.
«На мосту установлено несколько десятков датчиков, большинство из них следят за наклоном конструкций и отправляют показатели с заданной периодичностью. Еще часть датчиков фиксирует перемещения в миллиметрах, отслеживая раскрытие деформационных швов моста. Устройства передают даже процент заряда батареи датчика», – отмечает Олег Крупенко.
Все данные поступают на платформу Inspark. IoT через радиоканал (LoRa), время автономной работы датчиков при этом превышает два года. Кроме датчиков, смонтированных непосредственно на мостовом сооружении, установлена метеостанция. Совместно данные о конструкции и внешнем воздействии формируют полную картину, которую сложно получить, даже непосредственно находясь на объекте с контрольно-измерительными приборами.
Платформа предлагает разнообразные интерфейсы для визуализации данных, включая карты объектов и дашборды. В проекте мониторинга моста визуализация выполнена в виде схемы с отображением датчиков. Нужно просто кликнуть на любой датчик – и модель моментально покажет данные устройства. Чтобы оценить состояние конкретного участка моста, можно открыть изображение отдельной конструкции. Платформа доступна пользователям на любом устройстве: компьютере, планшете или смартфоне.
Система технологического мониторинга объектов и система информационного моделирования решают разные задачи. Однако продуманное и реализованное информационное взаимодействие между такими системами приводит к синергетическому эффекту. Системы информационного моделирования активно используют данные мониторинга состояния объектов, обогащая свои цифровые модели достоверной текущей информацией. ТИМ-модели смогут получить доступ к хранилищу данных сигналов с датчиков. Дополнительный эффект достигается при реализации на уровне цифровой модели алгоритмов предиктивного анализа состояния инфраструктуры.
Информация с датчиков поступает диспетчерам и руководителям благодаря контроллерам собственного производства Inspark Pro. Они установлены прямо в шкафах управления. С помощью контроллера данные поступают в платформу. Затем они проходят обработку в специальном программном модуле составной части платформы. Он преобразует полученные данные в нужные форматы, группирует их и передает в модули визуализации и анализа. После чего они отображаются на панелях управления в различных форматах и трансформируются в отчеты.
В мобильном приложении можно отслеживать как общую ситуацию на мосту, так и показатели отдельных датчиков
Контроллеры имеют разное исполнение. Если объект инфраструктуры РЖД достаточно сложный, например содержит несколько десятков функционально связанных датчиков, сигналы которых используются для решения одной задачи, тогда вычисления могут быть произведены непосредственно на борту контроллера, чтобы не загружать сеть передачи данных или центральную вычислительную инфраструктуру, где расположена платформа. Фактически нагрузка перераспределяется по всей физической топологии системы мониторинга объектов. Это может кратно сокращать объемы передаваемых данных и передавать в единое хранилище обработанную информацию вместо сырых данных.
Другие преимущесства
Inspark. IoT Platform используется и в проектах РЖД на базе технологии информационного моделирования. В частности, в 2024 году тестирование уже проходит на объекте «Второй главный путь на перегоне Ния – Таковка Восточно-Сибирской железной дороги».
Система, развернутая на инфраструктуре Иркутского ИВЦ, уже собирает информацию и следит за электроснабжением и расходом электроэнергии. Установленная метеорологическая станция фиксирует данные о погоде, а дополнительные датчики контролируют экологическую ситуацию, включая выбросы в атмосферу и воздействие подвижного состава на окружающую среду. Система проходит испытания на соответствия требованиям охраны труда. Она знает, где находится работник, на какой высоте он выполняет работы, какой у него пульс.
Система знает, где находится работник, на какой высоте он выполняет работы, какой у него пульс
На перегоне (10 км) установлены 1 метеостанция, 1 прибор измерения
загрязнения, 2 счетчика для технического учета электроэнергии и 10
опытных образцов датчиков контроля СИЗ, месторасположения и состояния
человека, для работников, занятых на строительных работах. Информация
передается в Иркутский ИВЦ, где осуществляется предварительная обработка
и очистка данных.
Цифровые модели, которые разработаны Центром компетенций по внедрению технологии информационного моделирования, используют данные для решения своих прикладных задач. Например, цифровая модель знает, где установлен тот или иной датчик системы «Интернет вещей» и позволит получить доступ к оперативным данным.
Вернуться назад
Вы подписаны!
