В топ-100 проектов форума «Сильные идеи для нового времени» вошли инициативы по созданию дрона для оценки качества воды и экологического мониторинга, а также специальных кабелей, чтобы следить за таянием льдов в зонах вечной мерзлоты.
Проект «Автоматизированный мониторинг водных объектов - озера, реки» подготовлен компанией «Аира флот» из Самарской области, резидентом «Сколково» и технопарка Жигулевская долина в Тольятти. Команда «Аира флота» разработала и испытала беспилотный надводный аппарат катамаранного типа для мониторинга окружающей среды и получения данных о качестве воды.
Устройство оснащено компактным набором датчиков, бортовой навигацией и сетевым подключением, что позволяет ему автономно инспектировать водоемы. Судну можно задать команду с конкретным маршрутом и желаемыми параметрами для измерения. Аппарат соберет информацию и предоставит к ней онлайн-доступ, как только окажется в зоне действия сети. Публикация данных происходит в блокчейне, что гарантирует их надежность и неизменность.
Онлайн-мониторинг воды позволит повысить скорость реагирования на нештатные ситуации с водными объектами, например, на сбросы сточных и иных загрязненных вод в зонах водозаборов, а также контролировать водные параметры на подотчетных предприятиям водоемах.
В зависимости от условий окружающей среды и источников загрязнения могут понадобиться разные датчики. Устройство имеет модульную структуру «полезной нагрузки», то есть оснащено заменяемым набором компактных датчиков для мониторинга воды. Также беспилотник может оснащаться только устройством для получения проб воды без датчиков.
Лидер проекта Иван Петров отметил, что сегодня не существует готовых автоматизированных аналогов подобного уровня, а только функциональные изделия, в работе которых участвует человек – например, полноценное научное судно с лабораторным оборудованием на борту. Сейчас оборудование беспилотника позволяет выполнять значительную часть аналитики по качеству воды «на борту» и в режиме реального времени.
«Далеко не все измерения уже можно проводить в таком режиме, однако их достаточно, чтобы создать мониторинговую систему с маркерным отслеживанием факторов риска. В 2022 году команда провела успешные запуски в неблагоприятных условиях и использовала эти данные для проектирования новой версии надводного аппарата. Кроме того, достигнуты значительные успехи в разработке алгоритмов автономного распределения флота таких устройств вокруг источников загрязнений», - рассказал Петров.
По результатам тестовых запусков в 2023 году команда проекта начала разработку специализированного модуля для замеров проб воды. Он позволяет набирать пробу и сливать ее после получения данных. На новой локации цикл повторяется. Испытания новой модификации водного дрона успешно прошли летом 2023 года в Красноярском крае, Волгоградской и Мурманской области.
Другой проект - «Мерзлота-SOS – кабельные датчики таяния вечной мерзлоты». Команда проекта разработала и производит специальные гидросенсорные кабели, чтобы отслеживать таяние замерзших грунтов в зонах вечной мерзлоты. Не имеющие аналогов устройства фиксируют появление воды в грунте, которая образуется при таянии льдов. Обнаруженная вода регистрируется по всей длине сенсорного кабеля.
«Сегодня мониторинг таяния мерзлоты сводится к визуальной констатации последствий таяния, в лучшем случае - к мониторингу лишь одного, и к тому же косвенного, признака таяния мерзлоты, то есть измерению положительных температур грунтов на разных глубинах. При этом следует учитывать, что это лишь локальные, точечные, мало репрезентативные измерения», - отметил лидер проекта, гендиректор московской компании «Инжиматик» Юрий Сакуненко. Компания входит в число резидентов «Сколково».
Кабель представляет собой очень длинный и гибкий цилиндрический конденсатор, изменяющий свою электрическую емкость при попадании внутрь него молекул воды. Емкость меняется пропорционально длине намокшего кабеля. При полном намокании она увеличивается в тысячи раз по сравнению с сухим кабелем. Фиксируя изменение и увеличение емкости кабелей, можно обнаружить начало таяния вечной мерзлоты и оценивать динамику его развития.
«Инжиматик» предлагает закладывать кабели на разных глубинах при строительстве объектов в зонах вечной мерзлоты, которые будут сигнализировать собственникам о всех негативных процессах. Компания готова предоставить свою разработку и интерфейсные блоки регистрации данных потенциальным заказчикам, а также поучаствовать в пилотировании проекта.
Решение позволит заранее предупреждать собственников зданий о критических ситуациях и тем самым уменьшить их убытки не меньше чем на 15-20%. В масштабах страны это составит порядка 20-30 млрд руб. в год. По экспертным оценкам, ущерб от таяния вечной мерзлоты только в 2019 году превысил 150 млрд руб. Всего в России от 60% до 65% территорий занимают районы вечной мерзлоты.