CC BY
1
Барышев Никита Николаевич, аспирант, [email protected], Россия, Керчь, Керченский Государственный Морской Технологический Университет,
Солдатенко Даниил Евгеньевич, аспирант, [email protected], Россия, Керчь, Керченский Государственный Морской Технологический Университет
APPLICATION OF NEURAL NETWORK MODELS FOR AUTOMATION OF VESSEL COURSE SETTING A.A. Kurbatov, R.A. Charov, E.I. Leiman, N.N. Baryshev, D.E. Soldatenko
The accuracy of ship navigation plays a fundamental role in the vast field of maritime research, significantly influencing the efficiency and safety of expeditions. Setting the right course becomes vital to maintaining the safety of maritime activities, as well as maximizing their efficiency and environmental sustainability. In order to improve the accuracy of ship course determination, this paper aims to thoroughly examine the relationship between technology and navigation. In particular, it highlights the most important functions of neural network models. The article seeks to clarify the intricacies of use, inherent benefits and associated challenges associated with the smooth implementation of neural networks in the marine navigation environment. This will open up a potentially exciting new field that seamlessly combines advanced technological techniques for maritime navigation.
Key words: neural network, sensor, automation, adaptation, forecast, real time.
Kurbatov Andrey Alekseevich, assistant, [email protected], Russia, Kerch, Kerch State Maritime Technological University,
Charov Roman Aleksandrovich, assistant, [email protected], Russia, Kerch, Kerch State Maritime Technological University,
Leiman Evgeniy Igorevich, postgraduate, [email protected], Russia, Kerch, Kerch State Maritime Technological University,
Baryshev Nikita Nikolaevich, postgraduate, [email protected], Russia, Kerch, Kerch State Maritime Technological University,
Soldatenko Daniil Evgenievich, postgraduate, [email protected], Russia, Kerch, Kerch State Maritime Technological University
УДК 621.315; 004.322
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-487-488
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ДАТЧИКОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ГОЛОЛЕДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ПРОВОДАХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Т.В. Харитонова, О.В. Табаков
Рассмотрены отказы проводов линий электропередачи по причине гололедных отложений. Представлен вариант использования современных датчиков контроля геометрии для слежения за образованием гололедных отложений и последующей передачей сигнала на диспетчерский пункт. Предложена система on-line диагностики, которая позволит своевременно выявлять проблемные места на линиях электропередачи и позволит избежать обрыва проводов.
Ключевые слова: бесконтактная диагностика, сквозные цифровые технологии, цифровые датчики, система 3-D сканирования
В настоящий момент рынок цифровых датчиков имеет широчайший спектр, при этом большинство датчиков имеет приемлемую стоимость и не является средством роскоши. Современные смартфоны и «умные» часы способны контролировать и считать количество пройденных, шагов, этажей, считать пульс и потраченные калории, измерять температуру тела и высоту нахождения над уровнем моря. Развитие «умных» гаджетов привело к прорыву в сфере различных цифровых датчиков. Цифровые датчики умеют отслеживать огромное количество изменяющихся параметров:
- движение;
- задымление;
- протечку воды;
- освещенность,
- присутствие;
- температуру;
- изменение геометрии;
- изменение положения и многие другие.
В данной работе выполнен анализ потенциала применения цифровой системы сканирования геометрии проводов линий электропередачи, позволяющей своевременно выявить гололедные отложения и принять меры по борьбе с ними.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 12
Линии электропередачи (ЛЭП) являются важнейшей составляющей энергетической системы. Мировая история знает примеры сложнейших энергетических кризисов, связанных с авариями на ЛЭП. В 2009 году авария на ЛЭП оставила без электричества свыше 60 миллионов человек, проживающих в Бразилии. Но по-настоящему шокирующей звучит цифра в 670 миллионов человек, которые остались без электричества во время изнуряющей жары в Индии в 2012 году.
Растущие потребности в электроэнергии выявили ряд очень серьезных проблем. Большинство генерирующих станций вводились в эксплуатацию десятки лет назад и усиление энергетических объектов не выполнялось.
Анализ самых серьезных аварий в сфере энергетики показали, что при выходе из строя даже одной ЛЭП, резко возрастает нагрузка на смежные линии и те начинают отключаться по принципу «эффекта домино». Это наглядно показала авария в Москве в 2005 году, когда выход из строя одного трансформатора привел к каскадным отключениям в Московской, Тульской, Рязанской и Калужской областях.
Перед энергоснабжающими структурами стоит острая и важная задача предотвращения аварийных ситуаций. Рассмотрим основные причины отказов линий электропередачи (рис. 1).
посторонние воздействия 18%
дефекты эксплуатации 22%
этомсферные перенапряже ния
7%
Рис. 1. Основные причины технических сбоев ЛЭП
Как видно из диаграммы, большое негативное влияние оказывают погодные условия. В данной статье предлагается к рассмотрению исследование, посвященное изучению гололедно-изморозиевых отложений на проводах ЛЭП.
Традиционно на протяжение многих десятилетий опасными, с точки зрения образования гололеда, считались районы Урала, Дальнего Востока, Сахалина. Однако уже с конца 1990-х годов к ним присоединились регионы средней полосы и Юга России. Повышенное гололедное образование связано с глобальным потеплением климата. И фактически вся территория России находится в зоне активных гололедно-изморозиевых отложений.
Для недопущения выхода из строя проводов линий электропередачи, необходимо решить две важные задачи:
- повысить эффективность диагностики объектов инфраструктуры, эта задача направлена на прогнозирование и выявление возможных поврежденийс целью снижения рисков аварийных ситуаций;
- расширить возможность безлюдных технологий с целью вывода работников из мест повышенной опасности, сократить время на выявление повреждений и принятия решений.
С|ПН[ЧНЫЙ кс. ]:f к гор
Рис. 2. Система диагностики гололедных отложений
Для решения вопроса своевременной диагностики гололедных отложений на проводах ЛЭП предлагается использовать современный цифровые датчики контроля геометрии.
Главными лидерами цифровизации и автоматизации являются объекты нефте- и газодобывающей промышленности. Созданы беспроводные сенсорные системы (БСС), оформленные в различных международных специализированных стандартах типа IEEE 802.15.4, регламентирующие протоколы физического, канального и сетевого уровней для каналов передачи информации. На объектах устанавливаются датчики технологических процессов и
исполнительные механизмы, коммутируемые с устройствами сопряжения, которые образуют «нижний уровень» беспроводной системы контроля и управления. Повсеместное применение нашли датчики давления и температуры, наличие песка в газо- и нефтепотоке моментально контролируются акустико-эмиссионными датчиками.
Для диагностики проводов ЛЭП предлагается установить на арматуру изоляторов датчики контроля геометрии. Такой датчик способен отследить изменение геометрических размеров провода, а именно, увеличение его размеров вследствие отложений гололеда.
Питание датчики осуществляется от солнечной батареи, которая также будет смонтирована на кронштейне ЛЭП.
Система будет фиксировать увеличение геометрического размера провода и будет способна передавать по каналам связи сигнал на энергодиспетчерский пункт (рис.2).
Заключение. Основным результатами проведенного исследования является анализ потенциала применения сквозных цифровых технологий для диагностики гололедных отложений на проводах контактной сети системы тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог. Анализ использования современных цифровых систем в областях промышленности, в нефте - и газодобыче, в авиации и космической отрасли позволяет говорить об адекватности предложенной технологии 3-D сканирования геометрических параметров контактного провода с целью своевременного выявления гололедных отложений и передачи информации на диспетчерский пункт.
Результаты исследования позволяют говорить о создании on-line мониторинга за состоянием контактной сети и вхождении ее в составляющую цифровой трансформации системы тягового электроснабжения.
Список литературы
1. Гаранин М.А. Методика бесконтактной диагностики проводов контактной сети электрифицированных железных дорог / М. А. Гаранин, С. А. Фроленков // Вестник транспорта Поволжья. 2020. № 6(84). С. 7-14. EDN JJFTVK.
2. Гаранин М.А. Апробирование технологии снятия данных с устройств ЦЗАФ и ТЗКС / М. А. Гаранин, С. А. Блинкова // Вестник транспорта Поволжья. 2015. № 5(53). С. 31-36. EDN UZAPTF.
3. Гаранин М.А. Повышение нагрузочной способности контактной сети / М. А. Гаранин, С. А. Блинкова // Вестник транспорта Поволжья. 2014. № 2(44). С. 19-23. EDN SPSMZV.
4. Гаранин М.А. Усиление системы тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог постоянного тока / М. А. Гаранин, В. А. Загорский, С. А. Блинкова // Вестник транспорта Поволжья. 2016. № 1(55). С. 30-34. EDN VRCLZX.
5. Гаранин М.А. Использование данных о токовых нагрузках фидеров контактной сети для проверки адекватности модели системы тягового электроснабжения / М. А. Гаранин, С. А. Блинкова // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2013. № 2(50). С. 7-12. EDN QAGBGZ.
6. Фроленков С.А. Применение фотоэлементов для бесконтактной диагностики контактной сети / С. А. Фроленков, М. А. Гаранин // Наука и образование транспорту. 2018. № 1. С. 281-283. EDN YZAGVV.
7. Фроленков С.А. Применение метода триангуляции для диагностики контактной сети / С. А. Фролен-ков // Наука и образование транспорту. 2020. № 1. С. 365-368. EDN OTXNFD.
8. Гаранин М.А. Методика бесконтактной диагностики положения проводов контактной сети электрифицированных железных дорог / М. А. Гаранин, С. А. Фроленков // Известия Транссиба. 2020. № 4(44). С. 48-56. EDN DKTQVO.
9. Фроленков С.А. Устройства современной диагностики контактной сети // Наука и образование транспорту. 2017. № 1. С. 259-261. EDN YMHSYP.
10. Фроленков С.А. Применение фотоэлементов для бесконтактной диагностики контактной сети / С. А. Фроленков, М. А. Гаранин // Наука и образование транспорту. 2018. № 1. С. 281-283. EDN YZAGVV.
Харитонова Татьяна Владимировна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Табаков Олег Валентинович, канд. технических наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
THE USE OF DIGITAL SENSORS FOR DETECTING ICY DEPOSITS ON THE WIRES OF POWER TRANSMISSION LINES
T.V. Kharitonova, O.V. Tabakov
Failures of wires of power transmission lines due to icy deposits are considered. A variant of using modern geometry control sensors to monitor the formation of icy deposits and the subsequent transmission of a signal to the control room is presented. An on-line diagnostic system is proposed, which will allow timely identification of problem areas on power transmission lines and will avoid wire breakage.
Key words: contactless diagnostics, end-to-end digital technologies, digital sensors, 3-D scanning system
Kharitonova Tatiana Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Samara, Samara State University of Railway Engineering,
Tabakov Oleg Valentinovich, candidate of technical sciences, docent, oleg [email protected], Russia, Samara, Samara State University of Railway Engineering
