Система раннего обнаружения аварийных состояний объектов коммунальной инфраструктуры
Система раннего обнаружения аварийных состояний объектов коммунальной инфраструктуры
Мониторинг состояния инженерных сетей – насущная задача эксплуатирующих организаций различных структур, в первую очередь это относится к водопроводно-канализационное хозяйству (ВКХ). Москве, например, в сети водоснабжения и водоотведения находится около полумиллиона люков. Если к этому добавить люки и смотровые колодцы сетей теплоснабжения, телекоммуникационных компаний и промышленных предприятий, то общее количество люков, а фактически точек, требующих мониторинга, перевалит за 1,5 миллиона.
Контроль канализационных крышек (люков) нужен по понятным причинам: открытый колодец на дороге или тротуаре представляет угрозу для участников движения и пешеходов. Это же относится и к люкам и лазам других инженерных сетей. Места проведения регламентных и ремонтных работ огораживаются, но в любом случае при несоблюдении правил техники безопасности они представляют потенциальную опасность. И, безусловно, наибольшая опасность возникает при несанкционированном вскрытии люков или их краже.
Примером несанкционированного вскрытия может служить в ряде случаев сдвиг люка грейдером во время уборки снега или результате наезда тяжелого транспорта. Это нередко происходит при неправильной установке или износе корпуса и запорного устройства. Если говорить о кражах и несанкционированном доступе в колодцы, то статистика говорит примерно об 1% колодцев и лазов, ежегодно подвергающихся такому воздействию.
Помимо этого, отдельной задачей является выявление несанкционированного вскрытия телекоммуникационных люков, в частности при незаконной прокладке кабеля. Для операторов связи, например для МГТС, это проблема номер один.
Отвечая на существующую проблему, компания 2TEST разработала систему оперативного обнаружения аварийного состояния объектов инженерной инфраструктуры, ключевым элементом которой являются датчики контроля вскрытия люков.
Необходимо сразу отметить, что над решением данной задачи работают многие компании, сталкивающиеся с несколькими проблемами:
-
Ложное срабатывание датчиков;
-
Сложность подведения каналообразующего оборудования;
-
Непродолжительное время автономной работы;
-
Жесткие условия эксплуатация;
-
Сложность обслуживания;
-
Дороговизна системы.
Созданная инженерами 2TEST система позволила добиться оптимальных показателей по каждому из перечисленных пунктов, плюс к этому наша разработка имеет потенциал развития, заключающаяся в передаче данных не только о положении люка, но о состоянии внутренней инфраструктуры колодца, например, о затоплении, температуре и влажности внутри колодца. При необходимости можно по стандартным протоколам связи передавать информацию от расходомеров, датчиков и исполнительных механизмов инженерной инфраструктуры предприятия.
Вернемся к главной задаче – мониторинг состояний объектов, в данном случае люков. К крышке люка, на его внутреннюю сторону на скобах крепится устройство контроля вскрытия люка, которое по беспроводным каналам связи, а именно по NB-IoT, передает информацию на пульт диспетчера о состоянии объекта. Возможна передача данных и по другим каналам (LTE-M, LoRaWAN, ZigBee, WiFi, BLE), но NB-IoT является наиболее приемлемым благодаря тому, что он: поддерживается практически всеми сотовыми операторами связи, крайне энергоэффективен, помехоустойчив и позволяет базовой станции обслуживать большое количество датчиков даже в плотной городской застройке. Плюс к этому недорог для потребителей – обслуживание одного устройства обходится в 1000 рублей в год. Собственно этот стандарт изначально и был разработан для передачи данных на относительно длинных волнах, с низкой скоростью и многократным повторением коротких сообщений от приборов системы Интернета вещей.
Сразу ответим на вопрос, не экранирует ли металлическая крышка люка и колодец сигнал? Да, в некоторой степени экранирует, но стандарт NB-IoT позволяет передавать данные даже сквозь железобетонные конструкции.
Как работает система раннего обнаружения аварийных состояний объектов?
Датчик фиксирует изменение наклона устройства с точностью измерения до 0,5° и при отклонении от первоначального положения люка на 15° и более (порог настраивается) в любой из трех плоскостей формирует пакет данных, включает радиомодуль и передает пакет по сети сотовой связи. В датчике предусмотрена защита от ложных срабатываний – она предотвращает срабатывания от вибраций и ударов, которым датчики подвергаются на крышках люков на проезжей части магистралей и оживленных шоссе.
Для мониторинга важно фиксировать не только факт смещения люка, но и собирать статистику. Для этого устройство периодически передает данные о положении люка, даже если люк не смещен. С целью экономии заряда аккумулятора сигнал передается не чаще одного раза в 12 часов (этот интервал настраивается – его можно увеличить или уменьшить). Заметим, что сигнал об открытии люка отправляется в сеть немедленно и не зависит от графика опроса системы.
В обязанности диспетчера входят координация работ ремонтных бригад, отслеживание начала и окончания работ (открытие и закрытие люка), и реагирование на несанкционированное открытие люка, которое фактически означает аварийную ситуацию.
Ряд других характеристик устройства:
-
Класс влаго- и пылезащиты устройства IP67, т.е. полная герметичность, защита от агрессивной среды (вода/грязь/ледяная шуба), работа в сухих или затапливаемых колодцах;
-
Эксплуатация в диапазоне температур от -40 до +50 °С;
-
Функция фильтрации вибраций;
-
Удаленное обновление ПО и изменение параметров сбора и передачи данных из центральной диспетчерской;
-
Опциональная возможность настройки параметров устройства на месте посредством приложения на смартфоне;
-
Батарея 8500 мАч, 3,6 В позволяет устройству автономно работать без подзарядки не менее 3-х лет.
Ранее уже рассматривались подключение дополнительных сенсоров и возможность приема и передачи данных от инженерных коммуникаций. В качестве опций могут использоваться датчики, реагирующие на следующие события:
-
Датчик открытия/закрытия дверей;
-
Датчик затопления;
-
Датчик задымления (обнаружение пожара); Датчик перегрева;
-
Датчик замерзания;
-
Датчик звукового давления;
-
Датчик ударного воздействия;
-
Радарный датчик;
-
Магнитный датчик;
-
Датчик Холла;
-
Комбинированные датчики для контроля целостности сооружений (определение деформаций, перемещений, наклона опор и аномальной вибрации).
На наш взгляд, наиболее перспективным направлением для объектов коммунальной инфраструктуры является оснащение устройства датчиками температуры, влажности и освещения. Эти задачи уже включены в текущий план работ и будут реализованы по требованию заказчиков. Как несложно понять, затопление колодца, поступление в него горячего пара или промерзание также относятся к аварийным ситуациям, и устройство позволяет немедленно передать сигнал тревоги на пульт диспетчера, а затем, согласно протоколу эксплуатирующей компании – на телефоны и электронную почту ответственных руководителей.
Мы также работаем над форм-фактором устройства и предлагаем новейшую модификацию:
Заключительные положения
Система уже работает на ряде объектов коммунального хозяйства. Эксплуатирующие подразделения отмечают ее превосходство над конкурентами и альтернативными способами мониторинга, в частности над видеонаблюдением. В настоящее время заказчики переходят от заказа опытных партий к внедрению в масштабах региональной инфраструктуры.
Кроме того, система позволяет собирать статистическую информацию о состоянии сети, а при подключении искусственного интеллекта – заранее выявлять потенциальные места аварий (предиктивная аналитика) и случаи незаконного подключения к инженерной инфраструктуре.
