Репортаж от Wedoany，Исследователи Московского института электроники и математики имени А.Н. Тихонова НИУ ВШЭ (МИЭМ ВШЭ) и Института комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова РАН (ИПКОН РАН) разработали новую математическую модель мониторинга, позволяющую в реальном времени определять местоположение источников опасных подземных вибраций. Технология направлена на снижение риска повреждения зданий, дорог и инфраструктуры, расположенных вблизи карьеров и шахт. Результаты опубликованы в журнале «Горная промышленность».
Подземные вибрации возникают в результате взрывных работ, работы тяжелого горного оборудования и других факторов, распространяясь в почве на сотни метров. Длительное воздействие может повредить здания, дороги и инженерные сооружения. Особенно опасны низкочастотные вибрации, которые распространяются на большие расстояния и легко вызывают резонанс в зданиях, что даже при относительно слабом воздействии может привести к образованию трещин. В целевой зоне часто присутствует несколько источников вибрации, включая карьеры, шахты, а также локальные помехи от транспорта, строительных площадок и работы оборудования в жилых районах. Фоновый шум и множественные источники вибрации серьезно затрудняют интерпретацию данных, поэтому ключевая задача системы мониторинга — определить, исходит ли конкретная вибрация от горнодобывающего предприятия или от других источников.
Для выявления угроз до появления трещин и деформаций исследовательская группа разработала теоретическую модель системы мониторинга на основе сейсмической антенны с малой апертурой. В настоящее время горнодобывающие предприятия в основном полагаются на сети датчиков или отдельные измерительные станции для мониторинга вибраций. Первые требуют высоких затрат на развертывание, а вторые с трудом точно определяют источник вибрации, что ограничивает их применение в сценариях, требующих высокой точности. Новая система не требует большого количества оборудования и сложной настройки; она состоит из компактного набора датчиков, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Датчики синхронно фиксируют наземные вибрации, а специальный алгоритм анализирует сигналы и определяет направление на источник вибрации, что позволяет отличить взрывы в карьере, работу тяжелого оборудования или локальные источники шума в жилых районах.
Для проверки технологии исследователи смоделировали распространение сейсмических волн и протестировали антенну, состоящую из десяти датчиков. Результаты расчетов показали, что на расстоянии более 10 метров погрешность определения параметров сигнала не превышает 7%; на расстоянии более 50 метров погрешность снижается до 4%. Система сохраняет высокую точность даже в условиях сильных фоновых помех.
Благодаря компактным размерам система может быть установлена непосредственно рядом с жилыми домами, дорогами или промышленными объектами, что снижает затраты на установку оборудования, прокладку кабелей связи и обслуживание, а также не требует сложных методов обработки данных, обычно используемых в классической сейсмологии. Исследователи отмечают, что цель разработки — не просто регистрация вибраций, а предотвращение последствий. Получая информацию о потенциально опасных вибрациях заранее, специалисты могут своевременно скорректировать режим работы оборудования, изменить параметры взрывных работ или установить защитные барьеры.
Один из авторов исследования, профессор Московского института электроники и математики НИУ ВШЭ Сергей Нефедов, отметил, что во многих случаях меры принимаются только после появления трещин или деформаций в зданиях. Новый же метод сначала определяет источник опасного воздействия и оценивает риск, а затем принимает меры, что позволяет быстро и с высокой точностью получать информацию в условиях множественных источников вибрации. Разработчики считают, что в будущем такие системы могут стать частью интеллектуальных комплексов экологической безопасности, где данные с датчиков будут автоматически передаваться в цифровые системы управления для корректировки режимов работы оборудования, изменения графиков взрывных работ или установки специальных защитных конструкций. Аспирант кафедры электронной инженерии Московского института электроники и математики НИУ ВШЭ Максим Икренников, также являющийся автором исследования, заявил, что следующим шагом станет интеграция мониторинга в системы управления промышленными объектами, чтобы данные о вибрациях использовались не только для наблюдения, но и для принятия решений в реальном времени, что сделает добычу полезных ископаемых более безопасной для человека, окружающей среды и городской инфраструктуры. Эта технология применима не только в горнодобывающей промышленности, но и на крупных строительных площадках, транспортных магистралях, в тоннелях и других объектах, где требуется мониторинг подземных вибраций и своевременное предотвращение повреждений.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
