Благодаря накопленному опыту эксплуатации и технологическому прогрессу трубопроводы претендуют на звание самого надежного и эффективного вида транспорта на начало XXI века. Посредством труб удается быстро и безопасно перемещать жидкие и газообразные ресурсы на большие расстояния. Однако аварии на трубопроводах по-прежнему случаются по вине человека. Ученые Пермского Политеха разработали механизм защиты магистральных трубопроводов от внешних угроз антропогенного характера, который впоследствии можно будет применять в условиях Арктики и Мирового океана.
Исследование, опубликованное в сборнике статей по итогам серии конференций «Наука о Земле и окружающей среде», способствует укреплению технологического суверенитета России.
Надежная система физической защиты магистральных трубопроводов от внешних угроз должна отвечать ряду требований. Прежде всего, системе необходимо выявлять угрозу до начала опасного воздействия на трубопровод или его отдельные элементы. Происходить это должно в автоматическом режиме, тогда как решение о применении защитных мер закрепляется за человеком. Отсюда проистекает следующее требование — сокращение вероятности ложных срабатываний. Для этого систему необходимо защитить от помех природного и техногенного характера. И, как в случае с любой разработкой, желательно добиться максимальной эффективности при минимуме затрат. Весь комплекс требований можно удовлетворить при помощи многодатчиковой системы физической защиты, которую спроектировали ученые из ПНИПУ. Он основан на сочетании работы сейсмических датчиков и биорадиоинформационной технологии (БРИНФ-технологии).
На первом этапе система защиты должна фиксировать присутствие угрозы в опасной близости от трубопровода. Добиться этого можно с помощью сейсмических датчиков высокой чувствительности.
— Технологии отслеживания угрозы с помощью сейсмических сигналов разрабатываются еще с 70-ых годов прошлого века, но по-прежнему далеки от совершенства, — рассказывает профессор кафедры безопасности жизнедеятельности, доктор технических наук Геннадий Цветков. — Они не позволяют определить тип угрозы, равно как и ее точную дислокацию. Из-за этого выбор стоит между датчиками с низкой чувствительностью, которые могут просто не засечь неприятеля, и высокочувствительными датчиками, срабатывающими и в отсутствие реальной угрозы.
Чтобы сократить количество «ложных тревог», действие такого датчика ученые Пермского Политеха предлагают дополнить системой, позволяющей идентифицировать живое существо по его электромагнитному полю. Любой биологический объект, откликаясь на внешний электромагнитный импульс, производит собственное электромагнитное излучение в виде широкополосного хаотического сигнала. Это дает возможность фиксировать импульсные параметры конкретного объекта на расстоянии и анализировать их с помощью биорадиоинформационной технологии. В итоге, распознать угрозу возможно автоматически.
Сложность состоит в том, что функционал существующих систем ограничен. Они не способны учитывать все факторы, определяющие количество выделяемой живым существом энергии, такие как его габариты и удаленность от датчика. Чтобы преодолеть это затруднение, ученые провели эксперимент, измерив влияние слабых структурированных полей на электромагнитное излучение биологических объектов. Полученных ими данных оказалось достаточно, чтобы построить математическую модель злоумышленника.
Таким образом ученым удалось подтвердить эффективность представленного ими комплексного механизма из датчиков сейсмической активности и электромагнитного поля для обнаружения антропогенной угрозы и определения ее местонахождения. Впоследствии систему можно дополнить «алфавитом» электромагнитных полей биологических объектов и обнаруживать не только присутствие человека, но и других живых существ, скоплений клеток, бактерий и даже раковых опухолей.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.