Студент 1 курса кафедры конструирования и технологии радиоэлектронных средств факультета радиотехники и электроники НГТУ НЭТИ Иван Перминов в команде с третьекурсником РЭФ Александром Трофимовым под руководством Алексея Анатольевича Бизяева, старшего преподавателя кафедры КТРС, руководителя студенческого конструкторского бюро «Прометей», за свой первый год обучения разработал прибор, позволяющий определять глубину промерзания грунта.
А.А. Бизяев: «Для студенческого КБ «Прометей» неудивительно, что всего лишь первокурсник стал автором разработки. У нас в бюро созданы все условия для развития потенциала студентов, тех, кто желает заниматься. И я как руководитель КБ считаю своей обязанностью обеспечить таких ребят всем необходимым. Например, с 1 курса начал работать в «Прометее» Иван Смирнягин, ныне — выпускник магистратуры РЭФ, обладатель золотой медали международного салона изобретений».
Иван Перминов взялся за задачу, связанную с такой проблемой: в результате глобального потепления пояс вечной мерзлоты смещается к северу. В результате в ряде районов Крайнего Севера наблюдаются непривычные явления: грунт, на котором стоят сооружения, прогревается, фундамент трескается и неравномерно проседает, при этом наблюдаются трещинообразование на стенах сооружений, деформирование цистерн с ГСМ или разрыв трубопроводов, когда опоры, на которых расположены трубы, начинают погружаться в грунт. Резонансная история с разливом нефтепродуктов в Норильске: одной из возможных причин разрушения цистерны, установленной на платформе, называли потерю стабильности основания в результате «просадки» грунта.
Избежать неприятностей помогают специальные колонки зональной заморозки — с помощью азота или фреона, которые подаются в скважины вокруг фундамента, температура в грунте выравнивается. Но сейчас такие колонки используют только летом и, что называется, не для предупреждения, а уже для устранения последствия таяния мерзлоты. Чтобы реагировать на изменения температур оперативно, необходимы данные по глубине промерзания грунта. Их и способен предоставить прибор Ивана Перминова, а использование устройства в составе комплекса даст возможность заблаговременно предупреждать о подтаивании и в автоматическом режиме включать заморозку, что позволит предотвращать в том числе экологические катастрофы.
«Прежде чем приступить к решению проблемы, я изучил вопрос, — рассказывает разработчик. — На сегодня существуют аналоговые системы, которые следят за уровнем промерзания грунта, но они нуждаются в постоянном обслуживании человеком. Данные температур записываются на cd-карты, которые нужно менять. Чтобы прочитать информацию с карты, требуется отдельное оборудование. Понятно, что ни о каком оперативном реагировании речи не идет, поскольку нет возможности отслеживать степень промерзания и оттаивания грунта в реальном времени.
Наш прибор, напротив, имеет все достоинства для мониторинга глубины промерзания в реальном времени и оперативного реагирования из любой точки земного шара. Прибор работает как от сети, так и от аккумулятора. Кроме того, разработано специальное приложение, позволяющее следить за температурой и получать сведения из базы данных в любом месте, где есть интернет».
Строго говоря, прибор следит не за промерзанием, а за оттаиванием грунта. Ведь именно повышение температуры почвы может стать угрозой целостности зданий и сооружений в районах Крайнего Севера. Замеры проводятся с помощью термокосы — это зонд-кабель, на котором расположены цифровые термодатчики. В опытном образце это 5-метровый кабель, на котором через каждый метр установлен датчик. Диапазон измеряемых температур — от минус 60 до плюс 100 градусов. При изготовлении рабочих моделей прибора и длина провода, и количество датчиков, и «шаг» их установки будут определяться индивидуально под нужды заказчика. Зонд погружается в скважину в почве. При повышении температуры больше критической прибор высылает уведомление на телефон, а устройство в составе комплекса запускает систему охлаждения грунта. В сегодняшней модификации прибора предполагается, что сигнал опасности будет приходить операторам колонок зональной заморозки, и те уже включат установки для выравнивания температуры. В перспективе разработчики планируют создать модификацию, имеющую прямую связь с пультом управления колонками заморозки, чтобы ускорить процесс коррекции температуры и исключить человеческий фактор.
Сейчас прибор Ивана Перминова существует в виде макета, следующий запланированный шаг — разработка программного обеспечения для оператора и настройки сервера, позволяющей записывать показания температуры в базу данных для изучения дальнейшего влияния потепления климата на скорость подтаивания фундамента. В перспективе — полевые испытания, оформление патента и поиск клиентов, заинтересованных в разработке, и партнеров для серийного производства. Прогнозы по глобальному потеплению говорят за то, что северные регионы — потенциальные клиенты устройства.
«Конечно, мы вместе с нашим руководителем КБ «Прометей» Алексеем Анатольевичем Бизяевым будем все это делать. Но вот прямо сейчас мне необходимо сдать сессию», — поделился Иван планами на ближайшее будущее.
Информация и фото предоставлены Управлением
информационной политики
Новосибирского государственного технического университета
