Магистрант АлтГТУ из Барнаула создал контроллер, который сообщит об аварии на подстанции по 2G

Поводом для работы стала практическая задача энергетиков. Диспетчер получает сигнал о неполадке на подстанции в отдалённом районе Алтайского края, и раньше в такой ситуации на место отправляли бригаду: искать проблему приходилось прямо на объекте, а дорога могла занять часы, а иногда и целый день. Пока специалисты ехали, оборудование оставалось без наблюдения.

Решение, предложенное командой университета, позволяет диспетчеру видеть состояние оборудования на расстоянии. Прибор устанавливают прямо на подстанции: он следит за работой коммуникационного оборудования и передаёт данные на пульт через мобильную сеть. Как отмечает разработчик, достаточно покрытия 2G, чтобы информация об аварии пришла в реальном времени.

Что умеют приборы

Первый проект магистрант разрабатывает по заказу «Алтайкрайэнерго». Контроллер планируют установить более чем на тысяче подстанций по всему краю: аппарат подключается к оборудованию подстанции и отслеживает до 16 сигналов одновременно — выключатели, защиты, аварийные контакты. Если что-то срабатывает нештатно, диспетчер узнаёт об этом сразу.

Для передачи данных используется промышленный протокол, принятый в энергетике, поэтому устройство легко встраивается в существующие системы управления предприятий. Диспетчеру не нужно осваивать новое программное обеспечение — информация отображается в привычной SCADA-системе.

Второй прибор Алексей Клюшанов делает для барнаульского завода «СибКомплект», который выпускает электротехническое оборудование и работает по всей стране. Устройство анализирует параметры трёхфазных электросетей: измеряет нагрузку на каждой фазе, выявляет неравномерность и управляет ступенями компенсации, чтобы нормализовать работу сети. Результаты измерений сохраняются в базе данных и доступны через веб-приложение.

Дешевле и компактнее аналогов

На рынке уже существуют промышленные контроллеры и регуляторы, но команда АлтГТУ нашла способ сделать аппарат компактнее и дешевле. По словам Клюшанова, в одном блоке удалось объединить несколько функций, для которых обычно требуются отдельные приборы, — на подстанции хватает одного устройства вместо нескольких. Себестоимость разработки в несколько раз ниже сопоставимых промышленных решений, что важно для заказчика, которому нужно оснастить сотни объектов.

Ещё одна деталь — резервный источник питания на суперконденсаторах. Он не рассчитан на долгую работу после отключения сети, но успевает сохранить последние данные и передать диспетчеру сигнал об аварии, поэтому информация не теряется даже при внезапном отключении.

Разработчик подчёркивает, что обе разработки появились из практических задач бизнеса, а не из абстрактных университетских исследований: промышленный заказчик формулирует задачу, университет занимается программной и аппаратной частями, а на стороне изготавливают только печатные платы — монтаж компонентов и всё программное обеспечение команда делает сама.

Связь, защита данных и выход в серию

Мобильная сеть — не самый надёжный канал связи, особенно в удалённых районах. Эту проблему пришлось решать на уровне программного обеспечения: контроллер сам следит за состоянием соединения и автоматически восстанавливает его после сбоя, поскольку используемый модем не умеет делать это самостоятельно. Во втором аппарате предусмотрели дополнительную защиту — карту памяти: измерения сохраняются локально и синхронизируются с сервером после возвращения связи.

Оба контроллера работают с технологической информацией, персональных данных физических лиц в них нет. Заказчики используют SIM-карты с выделенным APN, поэтому прибор получает внутренний IP-адрес, недоступный из публичного интернета, а во втором проекте данные передаются по протоколу MQTT с шифрованием TLS. Независимые испытания по информационной безопасности пока не проводились — по словам Клюшанова, сертификация будет актуальна после того, как конфигурация окончательно зафиксируется.

Первый проект уже прошёл тестирование, сейчас идёт подготовка к серийному производству, второй прибор находится на стадии прототипирования. Прямого интереса со стороны федеральных заказчиков или инвесторов пока нет: главная задача — довести разработки до устойчиво работающих решений и провести испытания.

Принцип, лежащий в основе приборов, универсален. Дистанционный сбор данных можно применять не только в энергетике: в ЖКХ — для контроля насосных станций и тепловых пунктов, в сельском хозяйстве — для удалённого мониторинга систем полива и хранилищ, в экологии — для датчиков температуры и уровня воды. Система не привязана к одному региону: при наличии покрытия мобильной сети контроллер будет передавать данные откуда угодно, хотя при промышленном внедрении понадобится адаптация под инфраструктуру конкретного заказчика.