Разработка научных принципов и интеллектуальных иерархических систем прогноза техногенных катастроф потенциально опасного промышленного оборудования
Цели проекта: снижение риска техногенных катастроф, критических для экологии и жизни людей, за счет использования инновационных методов обнаружения ранних предвестников опасного состояния материалов и конструкций и построение на их основе универсальной, гибко настраиваемой на объект, многоуровневой информационной системы непрерывного мониторинга и диагностики технического состояния опасных производственных объектов.
Выходные данные проекта:
Тема: Разработка научных принципов и интеллектуальных иерархических систем прогноза техногенных катастроф потенциально опасного промышленного оборудования
Заказчик работ: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Программа: Федеральная Целевая Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы"
Конкурс: Проведение прикладных научных исследований и разработок, направленных на создание продукции и технологий
Приоритетное направление: Рациональное природопользование
Критическая технология: Технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера
Шифр проекта: 14.577.21.0145
Руководитель работ: Виноградов Алексей Юрьевич
Зам. Руководителя работ: Мерсон Дмитрий Львович
Получатель/Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Индустриальный партнер: ООО "ЛАЭС", г.Тольятти
Продолжительность работ: от 28.11.2014г. до 31.12.2016г.
Итоговое финансирование проекта: 27,9 млн. руб.
Бюджетные средства: 15,0 млн. руб.,
Внебюджетные средства в том числе средства Индустриального партнера: 12,9 млн. руб.
Ключевые слова: техногенные катастрофы, опасные производственные объекты, мониторинг, акустическая эмиссия.
- Исследование явления акустической эмиссии при пластической деформации и разрушении материалов опасных производственных объектов в различных условиях нагружения и воздействия температур.
- Разработка сенсорной и регистрирующей быстродействующей электронной аппаратуры нового поколения на основе многоядерных процессоров с параллельными вычислениями в реальном времени.
- Разработка иерархической структуры диагностической и мониторинговой системы на базе телекоммуникационных сетей. Разработка алгоритмов анализа и сжатия диагностической информации для эффективной работы системы в режиме реального времени.
- Изготовление опытного образца (прототипа). Оформление и патентование оригинальных алгоритмов, программ и технических решений, полученных в результате выполнения проекта. Апробация и доведение уровня разработки до промышленного изготовления, как с позиции простоты решений, так и с позиции удобства применения.
- Приведение всей конструкторско-технологической документации проекта в соответствии с государственными требованиями по разработке и постановки продукции на производство (СРПП, ЕСКД, ЕСПД, ЕСТД), требованиям документов органов метрологии и сертификации продукции, а также отраслевых требований конкретизирующих тип исполнения и особенности эксплуатации проектируемой системы. Подготовка и обучение персонала партнеров проекта, обеспечивающих дальнейшее развитие, внедрение или использование проектируемой системы.
- Показано, что сигнал акустической эмиссии (АЭ), как в волновой форме, так и в функции спектральной плотности, имеет четкие характерные признаки процессов пластической деформации и хрупкого микроразрушения, связанного с неоднородностями структуры и хрупкими неметаллическими включениями.
- Впервые с помощью беспорогового способа регистрации акустической эмиссии получены данные о спектральном составе сигналов акустической эмиссии, возникающих при статическом деформировании сварных соединений из стали 09Г2С при комнатной и отрицательной температурах.
- Показано, что в качестве критериальных параметров, за которыми необходимо следить в мониторинговых акустоэмиссионных системах следует принять волновую форму сигнала при непрерывной записи входного сигнала и функцию спектральной плотности.
- Разработаны технические требования на блоки аппаратной и программной части интеллектуальной системы мониторинга.
- Разработаны три инновационных алгоритма частотного анализа данных акустико-эмиссионного контроля, чувствительных к сигналам, регистрируемым при разрушении типичных сталей в статическом и усталостном режиме нагружения при комнатной и пониженной температурах.
- Для беспорогового режима регистрации АЭ разработаны четыре новых и адаптированы два существующих АЭ-критерия перехода материалов опасных производственных объектов (ОПО) в опасное состояние.
- Разработана методика оценки близости момента перехода материала ОПО в критическое состояние по сигналам АЭ.
- Изготовлен, опробован и получен патент на учебно-исследовательский стенд изучения генерации и распространения сигналов акустической эмиссии имитирующий основные объекты ОПО и источники АЭ.
- Изготовлен и опробован экспериментальный образец типовой интеллектуальной иерархической системы мониторинга ОПО.
- Разработан экспериментальный образец программного комплекса интеллектуальной системы мониторинга детектирования, анализа и сжатия диагностической информации в режиме реального времени. Итоговый вариант программ детектирования АЭ сигналов и расчета их основных оценочных параметров при непрерывном беспороговом режиме регистрации потока АЭ данных запатентованы.
- Разработано техническое задание на ОКР «Разработка интеллектуальной иерархической системы прогноза техногенных катастроф потенциально опасного промышленного оборудования».
- Изготовлен стенд на базе Генератора калиброванных АЭ импульсов для проверки основных характеристик элементов АЭ систем, позволяющий генерировать короткие импульсы с амплитудой не менее 10 ангстрем, длительностью не более 100 нс, может быть рекомендован в качестве поверочного инструмента датчиков акустической эмиссии, АЭ волноводов и каналов регистрации АЭ аппаратуры.
- Изготовлен, опробован и получен патент на универсальный волновод сигналов АЭ.