Выпускники Факультета информационных технологий НГУ разработали систему мониторинга состояния водозаборных скважин

Выпускники Факультета информационных технологий (ФИТ) НГУ разработали систему мониторинга состояния водозаборных скважин — это программно-аппаратный комплекс, позволяющий в режиме реального времени отслеживать ключевые параметры их работы. Комплекс включает датчики, установленные на скважинах, серверную платформу для сбора и анализа данных, а также пользовательский интерфейс — веб-версию и мобильное приложение на Android. Разработка уже внедрена и используется сотрудниками ОАО «Сузунское ЖКХ» в Новосибирской области, где на скважинах система собирает данные об уровне воды и электропотреблении насосного оборудования.

Идея проекта появилась два года назад, когда на заседании технического совета в ГКУ НСО «Проектная дирекция МинЖКХиЭ НСО» была озвучена задача разработки комплексной системы мониторинга. Эту инициативу подхватил Алексей Фаге, выпускник ФИТ НГУ, кандидат технических наук. В течение следующего года он изучал требования потенциальных пользователей и технические решения для выполнения поставленных задач. Впоследствии к команде присоединились Александр Власов, выпускник ФИТ НГУ, кандидат технических наук, и Ефим Пашко, на тот момент студент 3 курса ФИТ НГУ. Алексей руководил проектом, а также разрабатывал программное обеспечение для аппаратной части проекта, отвечающей за регистрацию показаний датчиков на скважине. Ефим же, под руководством своего научного руководителя Александра Власова, занялся серверной частью и пользовательским интерфейсом, включая веб-версию и мобильное приложение. Разработка является дипломным проектом Ефима. Этот пример ярко демонстрирует, как выпускники Факультета информационных технологий НГУ продолжают активно участвовать в жизни своего университета, предлагая студентам актуальные и интересные проекты, которые могут вырасти в значимые разработки.

На российском рынке представлены различные системы мониторинга водозаборных скважин, однако обозреваемая система не имеет полных аналогов на открытом рынке. Существующие подходы можно условно разделить на 2 типа. Так, первый тип собирает данные о параметрах скважины и в автоматическом режиме отправляет их на удаленный сервер. Однако такие решения обычно являются частью более крупных, универсальных систем промышленной автоматизации. Например, это могут быть системы управления водозаборными скважинами с функцией распределения нагрузки. Эти комплексные системы, как правило, значительно дороже и часто требуют от заказчика самостоятельной организации и обслуживания серверной инфраструктуры. Другой подход представлен более простыми системами, где на скважину устанавливается датчик, который собирает данные на внутреннюю память. В этом случае для выгрузки и анализа данных требуется ручное вмешательство — оператору необходимо приходить на объект с ноутбуком, что крайне неудобно для удаленных скважин.

— Мы стремимся создать специализированную, но при этом максимально простую в обращении систему, которую можно охарактеризовать как «установил и забыл». Она спроектирована с прицелом на широкий круг потребителей, которым достаточно уметь обращаться со смартфоном. По сути, это обычный пользовательский сервис в современном понимании, — пояснил Ефим Пашко.

Система мониторинга состоит из трех частей. Первая — та, которая установлена непосредственно на скважине. Это датчики и одноплатный компьютер, который собирает показания с датчиков и отправляет их на сервер. Вторая — это серверная часть, которая принимает, сохраняет и обрабатывает все данные, поступающие с датчиков. В дальнейшем в серверную часть будет включен и модуль анализа данных. Третья часть — это доступ к этим данным, которые осуществляется либо через компьютер (веб-браузер), либо через телефон (мобильное приложение).

Сейчас пилотный проект по внедрению данной системы реализуется с ОАО «Сузунское ЖКХ» в Новосибирской области. Разработчики собирают обратную связь от пользователей, чтобы дальше дорабатывать и совершенствовать систему. Так, с помощью датчиков отслеживается, соответствует ли динамический уровень воды в скважине (уровень воды в скважине во время работы насоса) паспортному, так как эксплуатация с низким уровнем может привести преждевременному выходу скважины из строя. Также система фиксирует проблемы с электроснабжением, например, перекос фаз — нарушение равномерного распределения напряжения между фазами, следствием чего может стать повреждение электрооборудования.

Таким образом, непрерывный мониторинг параметров скважины способствует более точной оценке состояния оборудования и водозабора в целом, что положительно сказывается на планировании технического обслуживания и эксплуатационной стратегии.

Актуальность разработки также обусловлена и новыми регуляторными требованиями. Так, в мае вышло новое постановление Правительства РФ, согласно которому юридические лица — владельцы скважин — должны следить за их состоянием, так как в случае эксплуатации скважин с уровнем воды ниже допустимых, это не только может привести к выходу из строя оборудования, но и неблагоприятно сказаться на состоянии водоносного горизонта и нанести вред окружающей среде. Система мониторинга позволяет оперативно фиксировать возникновение таких ситуаций и принимать меры к их устранению. Кроме того, наличие объективных данных, которые собирает система, снижает вероятность конфликтов между эксплуатирующими организациями и контролирующими инстанциями (например, Минприроды) — за счет повышения прозрачности и подотчетности действий.

Сейчас система собирает данные уровня воды и показатели электроэнергии (напряжение, ток, реактивную и активную мощность). Однако аппаратная часть достаточно универсальная, поэтому позволяет включить дополнительные датчики и расширить спектр собираемых данных, например, добавить такие параметры, как температура воды, расход воды на выходе из скважины, давление в магистрали и т.д. Также в дальнейших планах разработчиков расширять функционал системы, в частности автоматизировать составление отчетов и усовершенствовать модуль обработки данных, используя технологии искусственного интеллекта.

—Конечно, математический метод, который мы сейчас используем, позволяет достаточно глубоко анализировать данные, однако машинное обучение открывает новые горизонты. После окончания бакалавриата я буду поступать в магистратуру по направлению, связанному с машинным обучением, и буду дальше работать над данным проектом. Вполне возможно, что найду новую технологию, которую можно будет применить, — добавил Ефим.

Данное решение недавно представили министру жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Новосибирской области. Система заинтересовала министра, который подтвердил актуальность её внедрения. Сейчас ведётся работа над технико-экономическим обоснованием для последующей презентации губернатору Новосибирской области.