Роботизированная платформа, обеспечивающая мониторинг обстановки на водных объектах

№114-1,

технические науки

В статье рассматриваются вопросы использования робототехнической платформы для организации контрольных и предупредительных мероприятий техносферной и пожарной обстановки на водных объектах. Система быстрого реагирования с помощью удаленного управления способствует быстрому реагированию, направленному на сбор нефтепродуктов с поверхности воды, что способствует предотвращению опасных природных явлений.

Похожие материалы

Для обоснования разработки новой техники и инструментов необходимы статистические данные. Проанализируем опасные ситуации по проливам и разливам нефтепродуктов на водных объектах (рис. 1).

Статистические данные аварийной обстановки по проливам нефтепродуктов на территории РФ за последние три года [1]
Рисунок 1. Статистические данные аварийной обстановки по проливам нефтепродуктов на территории РФ за последние три года [1]

Среди причин прорывов трубопроводов в России названы «коррозионный» износ коммуникаций, а также сложная инженерно-геологическая обстановка, которая достаточно обширная и сменяет несколько климатических зон. Проливы нефтепродуктов занимают второе место по общим потерям (рис. 2).

Причины общих неконтролируемых потерь нефтепродуктов на водных объектах
Рисунок 2. Причины общих неконтролируемых потерь нефтепродуктов на водных объектах

В результате проведенных исследований выяснилось, что большинство трубопроводов для осуществления погрузочно-разгрузочных или заправочных работ используется без капитального ремонта более 30 лет.

Проливы нефтепродуктов происходят повсеместно: от Арктической зоны до Индийского и Атлантических океанов, а также внутренней пресной акватории России. Только за последний год увеличилось число разливов нефтепродуктов в 20 раз, количество же проливов часто не поддается статистическому учету. Проблема техносферной и пожарной безопасности особо актуальная при аварийных проливах нефтепродуктов на водных объектах. Мониторинг обстановки иногда осложняется погодными условиями, пагубной пожароопасной обстановкой, аварийно-опасными ситуациями, что подтверждает актуальность темы исследования. Поэтому разработка модели технической конструкции мобильного беспилотного аппарата для мониторинга водной акватории актуальна.

Робототехнический комплекс для мониторинга (рис. 3) состоит из элемента связи (антенна) 1, блока с элементами питания и электронного управления 3, системы контрольных датчиков 5, системы маневрирования и управления 2 и 4. Перечисленные элементы закреплены жестко на раме 6 и подсоединены к двум понтонам 7, обеспечивающим положение на поверхности воды.

3D Модель робототехнического устройства для мониторинга экологической обстановки на водных объектах: 1– система связи (антенна); 2 — система управления комплексом на воде; 3 — система питания; 4 — подкрылки для управления движением робототехнического комплекса; 5 — датчики для мониторинга обстановки (газоанализаторы, ИК-спектры); 6 — каркас комплекса; 7 — плавающие понтоны
Рисунок 3. 3D Модель робототехнического устройства для мониторинга экологической обстановки на водных объектах: 1– система связи (антенна); 2 — система управления комплексом на воде; 3 — система питания; 4 — подкрылки для управления движением робототехнического комплекса; 5 — датчики для мониторинга обстановки (газоанализаторы, ИК-спектры); 6 — каркас комплекса; 7 — плавающие понтоны

Внизу данной робототехнической платформы может находиться автоматизированный забор проб и тестовая система. Все процессы автоматизированы, что и является отличительной особенностью предлагаемой модели роботизированной платформы является не только мониторинг обстановки.

Таким образом, предлагаемое устройство может применяться в различных ситуациях, в том числе при аварийных ситуациях на водных объектах, а также угрозы возникновения взрывов и пожаров.

Разработанный робототехнический комплекс способствует обеспечению устойчивого контроля экологической, пожарной и техносферной безопасности на водных объектах [3, 4]. Выполнение поставленных задач данного научного исследования позволило получить следующие основные технологические результаты: получили возможность обнаружения локальных и аварийных проливов нефтепродуктов на поверхности воды; снизили затраты на ликвидацию аварийных проливов углеводородов на поверхности воды; разработали роботизированную платформу; участие человека сведено на оперативный контроль дистанционного управления робототехнической платформой.

Обоснование применения новых инструментов и средств мониторинга безопасности на водных объектах, позволяет повысить эффективность подразделений пожарной охраны и войск гражданской защиты, соблюдая при этом техносферную и пожарную безопасность, что способствует снижению людских потерь и экологического ущерба.

Список литературы

  1. Топоров А.В., Кропотова Н.А., Мальцев А.Н., др. Применение метода конечных элементов для расчета магнитных систем магнитожидкостных устройств // Фундаментальные и прикладные вопросы науки и образования сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. — Иваново, 2016. — С. 54 — 56.
  2. Парфенова А.И., Жеребцова М.А., Кропотова Н.А. Совершенствование устройства для омагничивания нефтепродуктов // Надежность и долговечность машин и механизмов: сборник материалов IX Всероссийской научно-практической конференции. — Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2018. — С. 547 — 551.
  3. Леушин Е.Н., Кропотова Н.А. Моделирование робототехнического комплекса для мониторинга и ликвидации последствий аварийного пролива нефтепродуктов с поверхности воды // Мониторинг, моделирование и прогнозирование опасных природных явлений и чрезвычайных ситуаций: сборник статей по материалам VIII Всероссийской научно-практической конференции. — Железногорск, 2018 г. — С. 125 — 128.
  4. Леушин Е.Н. Разработка робототехнического комплекса и системы для противопожарной защиты и ликвидации последствий пожаров и взрывов на водных объектах. / Е.Н. Леушин, Н.А. Кропотова, П.В. Пучков. // Современные пожаробезопасные материалы и технологии: сборник материалов II Международной научно-практической конференции, посвященной Году культуры безопасности, Иваново, 19 сентября 2018 г. — Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2018. — С. 355-357.