Новая сфера интересов

Как современные вычислительные технологии могут обеспечить безопасность функционирования гидроэлектростанций, какие работы ВНИИЭФ выполняет в интересах ОАО «РусГидро», и как интеллектуальный потенциал ядерного центра может быть использован для обеспечения безопасности в городе?

Решением этих вопросов занимается, в том числе, и недавно созданное новое структурное подразделение Института — комплексный научно-исследовательский отдел НПК (КНИО). Сегодня мы беседуем с его руководителем Владиславом Львовичем Хробостовым.

Сфера интересов — гидроэнергетика

До недавнего времени ВНИИЭФ вопросами гидроэнергетики, по большому счету, не занимался. Однако авария на Саяно-Шушенской ГЭС, произошедшая в августе 2009 года, заставила обратить более пристальное внимание и на эту отрасль.

— Для анализа причин произошедшего были привлечены всевозможные специалисты из различных научно-исследовательских институтов и предприятий РФ, в том числе и сотрудники ядерного центра, — рассказывает Владислав Хробостов. — Специалисты ВНИИЭФ знакомились с ситуацией на месте, проводили сбор необходимой информации, чтобы впоследствии провести анализ произошедшего и определить возможные причины техногенной катастрофы с использованием средств математического моделирования, на основании экспертизы материалов. Я занимался оценкой работы систем управления, которые эксплуатировались на гидроагрегате № 2 и ГЭС в целом. Все делалось в сжатые сроки, и за полтора месяца необходимые расчеты и оценки были проведены.

Итоги этой работы не прошли даром. У Института завязались партнерские взаимоотношения с научно-исследовательским институтом энергетических сооружений (ОАО «НИИЭС») — одним из дочерних подразделений ОАО «РусГидро». И примерно через год-полтора возникла идея создать во ВНИИЭФ отдельное структурное подразделение, которое занималось бы исследованиями и разработками исключительно в области гидроэнергетики.
Упор в сотрудничестве делается на три основных направления: диагностику и обследование действующего гидроэнергетического оборудования, создание и внедрение современных автоматизированных систем управления ГЭС. А также создание математических моделей, позволяющих оценить фактическое состояние гидроэнергетического оборудования, определить возможность его эксплуатации, исследовать его поведение в различных штатных и аварийных режимах работы. Матмодели также помогают в определении особенностей конкретного оборудования, которые впоследствии используются в АСУТП.

— Для решения этих задач в декабре прошлого года был создан комплексный научно-исследовательский отдел НПК ВНИИЭФ, — продолжает В.Хробостов. — Хотя и до его создания мы не стояли на месте, в течение 2011 года уже проводился ряд НИОКР, были обследованы гидроагрегаты нескольких волжских гидроэлектростанций (в этом году мы работаем на четырех ГЭС).

Основная проблема подразделения — кадры, которых катастрофически не хватает. Коллектив КНИО пока небольшой, всего четырнадцать человек, хотя в обозримом будущем планируется расширить штат до 25 единиц, и очень молод (в конце 2011 г. было принято 3 молодых специалиста). Гидроэнергетика — совершенно новое направление, переквалифицироваться приходится по ходу выполнения работ.

— На самом деле, мы сейчас пытаемся реализовать совершенно новую технологию для систем управления в гидроэнергетике, — продолжает Владислав Львович. — Необходимо построить АСУТП с учетом реального состояния гидроэнергетического оборудования на ГЭС. Это большая задача. Ведь понятно, что, например, гидроэлектростанции Волжско-Камского Каскада проработали не один десяток лет: Нижегородская ГЭС (г. Заволжье) была построена в 50-х годах, Волжская ГЭС (г. Волжский) — в конце 50-х — начале 60-х. Очевидно, что из-за долгой эксплуатации геометрия бетонных конструкций к сегодняшнему дню сильно отличаются от паспортных. Наша задача не только повысить КПД гидроэлектростанций, но и безопасность их работы, уменьшить неблагоприятное влияние на оборудование. Для этого планируется, используя лазерное сканирование, получить фактическую геометрию конструкций, построить математическую модель и на ее базе попытаться получить более оптимальные законы управления данным оборудованием. Не меняя в нем ничего. Во-вторых, на базе матмоделей создать тренажеры-симуляторы агрегатов для обучения персонала и исследовать на них влияние различных факторов на оборудование ГЭС. Наконец, модернизировать программное обеспечение систем управления, использующихся сейчас на гидроэлектростанциях.

В результате проведенных исследований специалистами ВНИИЭФ и другими научно-исследовательскими организациями было доказано, что существующий механизм работы программного обеспечения не оптимален, не позволяет снизить износ оборудования, добиться его эффективной эксплуатации. Требуется провести его дополнительную настройку, должны быть добавлены некоторые новые алгоритмы, в частности, алгоритм управления в «переходных» режимах, например, при пуске или останове. Часть работы в этом направлении уже проведена.

Умные видеокамеры

В конце марта в рамках служебной командировки Владислав Хробостов посетил Амстердам, где проходила международная выставка «Intertraffic Amsterdam», тема которой — интеллектуальные транспортные системы, управление дорожной инфраструктурой, безопасность и парковки. Командировка носила ознакомительный характер. В чем заключается «точка интереса» ВНИИЭФ в таком, казалось бы, далеком от ядерной отрасли вопросе транспортных систем и безопасности на дорогах?
В.Хробостов:

— Осенью прошлого года в Москве была принята рассчитанная на пять лет программа «Безопасный город» с огромным даже по меркам столицы бюджетом. Это всеобъемлющая программа, которая охватывает в комплексе вопросы безопасности мест массового скопления граждан, транспорта, дорожной инфраструктуры, отдельных дворов, домов, подъездов. Внимание программы направлено на террористические угрозы, аварии техногенного или природного характера, отдельные преступления и инциденты. В программе затрагивается большой спектр проблем, связанных с интеллектуально-транспортной системой, регулированием автомобильного трафика, безопасностью общественного транспорта, миграционной политикой и т. д. Всероссийский ядерный центр также был приглашен для участия в этом проекте, поскольку сейчас в Институте есть действительно уникальные технологии и разработки.

В первую очередь речь идет о супервычислительной технике и технологиях математического моделирования, которые вполне могли бы быть интегрированы в программу безопасности городской среды и использованы в центрах обработки данных различного уровня.
Следующая из таких технологий — разработанные в ИЯРФ интеллектуальные видеокамеры, которые позволяют не только фиксировать и передавать видеоизображение, но и анализировать происходящие события, решая задачи идентификации лиц, сопровождения объектов, определения возникновения ДТП, распознавания номеров транспортных средств и т. д.

— Большинство видеосистем, которые сейчас производятся в России и мире, являются централизованными, то есть камеры снимают изображение и передают его в общий центр обработки данных (пульт), где необходимые события и выявляются, — продолжает Владислав Львович. — Объем информации большой, каналы связи для таких систем должны иметь хорошую пропускную способность. Определенное время уходит на анализ и обработку видеоданных в общем ЦОДе. Изюминкой разработанных во ВНИИЭФ камер является то, что алгоритм обработки встраивается в саму камеру. И она может вести учет номерных знаков, лиц, и т. д. А затем передавать оператору не простой видеопоток, а информацию о возникновении заданных событий. Плюсы такой системы: увеличивается ее надежность, поскольку выход из строя одной камеры не приведет к значительным сбоям в работе системы видеонаблюдения в целом. Скорость обработки данных существенно возрастает. Наконец, даже если будет потеряна связь с пультом, идентифицированная информация останется в памяти камеры.

По словам Владислава Хробостова, систему «умного» видеонаблюдения и видеоанализа можно дополнить наработками в области акустического контроля. Такие проекты во ВНИИЭФ тоже существуют:

— Зона контроля акустического микрофона намного шире, чем видеокамеры. Разработанная в Институте система акустического контроля позволяет при выстреле или взрыве достаточно четко определить координаты источника сигнала и впоследствии, если возникнет необходимость, спозиционировать туда видеокамеру. Что значительно расширяет поле ее действия и, по сути, заставляет работать даже в «слепых зонах». Объединив две наши разработки — интеллектуальные видеокамеры и систему акустического контроля — можно предложить в программу «Безопасный город» уникальное решение. Акустическая составляющая видеоакустической системы будет четко определять координаты и тип произошедшего события, а спозиционированная в нужную зону видеокамера, согласно заданному алгоритму, вести работу по распознаванию.

Выставка в Голландии показала, что почти все представленные на ней системы безопасности, управления транспортными потоками, инфраструктурой предполагают применение традиционных, централизованных подходов, требующих использования очень больших вычислительных мощностей центров обработки данных, высокой пропускной способности каналов передачи. Так что у ядерного центра есть очень неплохие шансы стать пионером в разработке и внедрении ряда интеллектуальных систем безопасности.

Ольга РУКС, фото автора и Владислава Хробостова