USD 62.8666

0

EUR 70.7941

0

BRENT 62.84

0

AИ-92 42.25

0

AИ-95 45.75

0

AИ-98 51.34

0

ДТ 46.16

0

4 мин
299

Сейсмозащита Арктики

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ РОБАСТНЫХ СИСТЕМ СЕЙСМОЗАЩИТЫ ДЛЯ СЕВЕРНЫХ РЕГИОНОВ

В работе описана геоакустическая система мониторинга начала процесса подготовки при землетрясении. Система состоит из сети девяти геоакустических станций робастного noise-мониторинга «аномальных сейсмических процессов» (RNM АСП). Результаты многолетней эксплуатации этих станций показали, что каждая из них в отдельности по изменению оценки взаимной корреляционной функции между полезным сигналом и помехой надежно осуществляет индикацию процессов зарождения АСП, предшествующих землетрясению. Однако определение координат ожидаемого землетрясения с достаточной точностью с применением этих станций невозможно. Тестирования выявили возможность создания интеллектуальной нейросетевой системы, которая позволит при помощи этих станций выявить местоположение очага АСП.

Сеть геоакустических станций успешно эксплуатируется в Кавказском регионе, для которого характерны мягкие климатические условия. В данной работе ставится задача адаптации сети станций кэкстремальным условиям Арктического региона, особенностью которых являются низкие температуры в зимний период и вечномерзлые среды, что сказывается на форме и интенсивности принимаемых геоакустических сигналов.

Геоакустическая станция RNMASP (рис.1) была разработана в Институте систем управления Национальной академии наук Азербайджана под руководством академика Т.А. Алиева. В основу идеи легло использование глубоких скважин (глубиной до 4 км) для извлечения геоакустических сигналов и их обработка ROBUSTNOISEтехнологией.

Как видно на рис. 1 геоакустическая станция RNMASP включает в себя: однокомпонентный акустический датчик «Гидрофон BC312», опускаемый в устье скважины; микроконтроллер CPC107 производства российской компании FASTWEL, функция которого состоит в преобразовании аналогового геоакустического сигнала в цифровой код; компьютер, принимающий оцифрованный сигнал с микроконтроллера и после первичной обработки передающий результаты в Центр Мониторинга через антенну спутникового канала. Питание станции обеспечивается однофазным электрическим напряжением 220 В. Для обеспечения надежности непрерывной работы станции рекомендуется использование источников бесперебойного питания.
РИС. 1. Схема геоакустической станции RNMASP.png

Технические ограничения, осложняющие передачу действующих геоакустических станций RNMASPв эксплуатацию«под ключ»на территории РС(Я):

ü Узкий диапазон рабочих температур

ü Относительно высокие требования к пылевлагозащищенности

ü Относительно высокие требования к источникам энергообеспечения

ü Возможные сбои в операционной системе

ü Недостаточная скорость обработки информации стандартными алгоритмами

Первые три ограничения относятся к аппаратным (hardware), последние два – к программным (software). Как аппаратные, так и программные недостатки вызваны наличием уязвимого звена в комплексе станции (рис.1) – компьютера офисного типа. Среди всех составляющих станции RNMASP именно компьютер имеет недостаточный температурный диапазон для рабочего режима, слабую защищенность от воздействия внешней среды (влага, пыль т.д.). Компьютер потребляет большую долю энергии (значительно больше, чем потребляет гидрофон, микроконтроллер и система интернет-связи). И именно энергоснабжение компьютера ужесточает требования к источникам электроснабжения. Традиционные операционные системы офисных компьютеров не защищены от сбоев, что влечет задержки/запаздывания в процессах обработки и передачи геоакустической информации.

Перечисленные недостатки осложняют эксплуатациюстанций RNMASP в экстремальных условиях Арктического региона. Низкие температуры в зимний период могут выводить из строя оборудование. Эту проблему можно решить несколькими способами. Простейшим из них является замена типовых офисных компьютеров на промышленные. Таким образом, ликвидируются первые два ограничения – допустимый диапазон температур при эксплуатации становится приемлемым, пылевлагозащищенность- достаточной. Однако для решения всех вышеперечисленных проблем целесообразно изменение архитектуры сети: исключение компьютера из комплекса станции. Последнее решение представляется авторам самым эффективным. Для его реализации достаточно заменить микроконтроллер FastwelCPC107на более универсальный FastwelMK306. Контроллер MK306 имеет ряд преимуществ над контроллером семейства CPC107. Например, наличие Ethernetпорта позволяет передавать информацию непосредственно на антенну спутниковой связи минуя компьютер. Кроме того, в отличие от котроллера CPC107, MK306 выполнен в пылевлагозащищенном корпусе, что позволяет обеспечить его надежную бесперебойную работу в экстремальных условиях эксплуатации.

Таким образом, исключая из комплекса станции компьютер и заменяя контроллер на более универсальный и пылевлагозащищенный, мы получаем станцию, адаптированную для эксплуатации в экстремальных климатических условиях Арктического региона (рис. 2).

РИС. 2. Схема станции «RNM ASP-2».png

Где применять

Республика Саха (Якутия) относится к сейсмоопасным регионам с экстремальными климатическими условиями. Плотность населения в Якутии существенно меньше, чем в центральных районах РФ, что позволило проектировщикам  НП ВСТО и ГП «Сила Сибири» существенно упростить системы сейсмозащиты и сигнализации протяженных трубопроводов. На этих же основаниях в проектах требования к экологической безопасности учитывались только на стадии прокладки трубопроводов. Понятно, что переход от режима «опытная эксплуатация» к штатному режиму требует новых инженерных решений и средств.

Внедрение сети геоакустических станций RNMASP вдоль трассы трубопровода ВСТО на сейсмоопасных участках Республики Саха (Якутия) позволит обеспечить прежде всего экологическую безопасность региона и снизить финансовые ущербы в случае аварий, вызванных сильными землетрясениями. Однако это требует адаптации как станций, так и сети в целом, к экстремальным климатическим условиям. В работе предложена техническая модификация станции, что значительно повысит надежность работы системы в условиях Арктического региона. Однако, для адаптации сети в целом необходимо провести ряд научно-исследовательских испытаний на территории Республики Саха (Якутия). Последняя задача уже не столько техническая, сколько административно-организационная. Решение этого класса задач существует, но его построение требует усилий не только   авторов. А необходимость административного решения инициируется не только техническими требованиями к надежности магистральных трубопроводов, но и законодательными актами РФ.


Читайте также
Система Orphus