Система дистанційного моніторингу тиску в трубопроводах
Автор: Маркович Ростислав Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні технології в приладобудуванні
Інститут: Інститут комп'ютерних технологій, автоматики та метрології
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Розширена анотація Дослідження присвячене розробці ефективної автономної системи моніторингу тиску в трубопровідних мережах, що враховує технічні, економічні та екологічні виклики сучасної інфраструктури. У роботі розглянуто проблеми, пов’язані зі старінням трубопроводів, особливо в Україні, де мережа трубопроводів є однією з найрозгалуженіших у Європі. Актуальність дослідження обґрунтовано стратегічним значенням трубопроводів для транспортування енергоресурсів до Європейського Союзу, а також для внутрішнього водо- і теплопостачання. Аварії, спричинені недоліками моніторингу, часто призводять до значних екологічних і економічних збитків. Як приклад, розглянуто аварію нафтопроводу «Дружба» у 2014 році та вибух газу в Дніпрі у 2007 році, які підкреслили необхідність впровадження систем раннього виявлення аномалій у трубопровідних мережах. Для вирішення цих проблем запропоновано інноваційний підхід, що поєднує сучасні сенсори, бездротові технології передачі даних і альтернативні джерела енергії. Розроблена система складається з мікроконтролера ESP32, GSM-модуля SIM800L та сенсора тиску D105. Для забезпечення автономної роботи інтегровано сонячну панель і акумулятор ємністю 10,000 мА•год. Алгоритми роботи системи мінімізують споживання енергії через використання режимів енергозбереження та оптимізації передачі даних. Розрахунки показали здатність системи працювати автономно до 184 днів без підзарядки, що робить її придатною для використання у віддалених регіонах. Аналіз методів бездротової передачі даних (LoRa, NB-IoT, Zigbee, GSM) показав, що GSM є оптимальним рішенням завдяки доступності мобільних мереж в Україні. Програмне забезпечення забезпечує збір, обробку та передачу даних про тиск на сервер, де вони візуалізуються у вигляді графіків і таблиць. Для захисту даних використано сучасні методи шифрування. Прототип системи пройшов випробування в лабораторних та реальних умовах. Тести підтвердили точність вимірювання тиску з похибкою не більше ±1 hPa, стабільність передачі даних у 98,9% випадків і високу енергоефективність. Економічні розрахунки показали, що вартість системи на 20% нижча за аналоги, тоді як якість перевищує їх на 41,8%. Крім того, система дозволяє знизити аварійність трубопроводів на 20%. Результати дослідження свідчать про доцільність впровадження системи у водопостачальні, газові та тепломережі. Зважаючи на національні та міжнародні потреби в модернізації інфраструктури, запропонована розробка є перспективною для використання в Україні та за її межами. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на інтеграцію додаткових сенсорів і покращення методів обробки даних. Ключові слова: Моніторинг тиску, трубопровідні системи, автономна система, IoT, GSM, ESP32, мережі сенсорів, енергоефективність. Список літератури 1. Громовий, О. В., та ін. "Сучасні методи моніторингу стану трубопровідних систем." Харківський політехнічний інститут, 2022. 2. Shepherd, J., et al. "Pipeline Integrity Monitoring with IoT." Journal of Energy Engineering, 2020. 3. Мельник, В. І. "Автономні енергоефективні системи моніторингу." Київський технічний університет, 2021. 4. Smith, R. & Johnson, M. "Wireless Technologies for Industrial Monitoring." Industrial Technology Review, 2019. 5. Білан, А. Р. "Розробка інноваційних підходів до моніторингу тиску у трубопроводах." Науковий вісник Національного університету "Львівська політехніка", 2023.