fon
Проекты научного центра
 
Горный университет и Учебно-научный центр цифровых технологий участвует в рабочей группе по вопросам цифровой трансформации угольной промышленности при совете по цифровой трансформации топливно-энергетического комплекса Министерства энергетики Российской Федерации, в рамках работы которой предусмотрено проведение исследований в области цифровых платформ. Цифровая интеграция, объединяющая научные направления, кадры, процессы, пользователей и данные, будет создавать условия для научно-технических достижений и прорывов, обеспечивая научно-экономические сдвиги в смежных отраслях и, прежде всего, на глобальном минерально-сырьевом рынке. В рабочую группу входят ведущие компании угольной отрасли и компании разрабатывающие цифровые решения для ТЭК и МСК.
Государственные проекты
projects
Программно-аппаратный комплекс для идентификации информативного параметра при бесконтактном измерении покомпонентного состава нефтегазоводяной смеси в трубопроводе
Подробно
 
В качестве объекта исследования выступает нефтегазоводяная смесь в трубопроводе.
Цель работы – многофазные бессепарационные измерения производительности нефтяных скважин раздельно по нефти, воде и свободному газу с разработкой бесконтактного программно-аппаратного комплекса для единого автоматизированного мониторинга параметров нефтегазоводяной смеси в трубопроводах.
Методы или методология проведения работы: математические методы анализа физических процессов взаимодействия гамма-излучения с веществом, теория потоков, теория случайных процессов и пульсационных измерений, методы компьютерного математического моделирования виртуальных приборов, теория планирования эксперимента, методы интерпретации функций, статистической обработки результатов измерений, теории погрешностей, оценки метрологических свойств лабораторных макетов, методы программирования, системного анализа и управления.
В результате исследования впервые былразработан и реализован алгоритм разложения полезного и зашумленного сигналов блока детектирования системы; метод выбора соответствующих порогов энергетической дискриминации с использованием итерационных алгоритмов фильтрации воздействий изменений химического состава на сигнал первичного преобразователя.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики: программно-аппаратный комплекс предназначен для контроля состава нефтегазоводяной смеси по комплексу заданных основных и вспомогательных параметров, получения и сбора первичной информации, в объеме необходимом для решения поставленных задач, ее обработки и хранения. Задача системы значительно увеличить оперативность и достоверность получаемой информации о составе смеси, а также обеспечить персоналу возможность получения этой информации в удобной для него форме. Комплекс расширяется и интегрируется в соответствующие информационные системы других нефтедобыч.
Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР: результаты проекта могут найти применение на предприятиях ПАО «Нефтяная компания «ЛУКОЙЛ» и приняты к использованию в ПАО «Беларуськалий» с целью совершенствования технологии добычи и улучшения качества продукции для случая построения и внедрения автоматического устройства как системы учета продукции и основа открытой интеллектуальной сети рудника. Предполагается передать результаты исследований в институт «Цветметавтоматика», специализирующийся в области бесконтактных методов измерения.
Область применения: трубопроводный транспорт, а также узлы учета сырой и товарной нефти нефтедобывающих предприятий.
Экономическая эффективность или значимость работы: разрабатываемые методики, алгоритмы и программное обеспечение единого автоматизированного мониторинга нефтепроводов и нефтяных потоков на основе применения радиоизотопного излучения обеспечат мониторинг количества и качества нефти в системе трубопроводов магистральных нефтепроводов и автоматизацию измерений, как следствие, позволят повысить эффективность использования топливно- энергетических ресурсов и уровень производства на нефтяных предприятиях РФ.
Разработка комплекса автономного электроснабжения системы дистанционного управления запорной арматурой нефтепровода
Подробно
 
В качестве объекта исследования выступает система дистанционного управления запорной арматурой нефтепровода.
Цель работы – разработка схемы, структуры и обоснование параметров автономного электрогенерирующего комплекса с применением термо- и фотоэлектрических элементов для гарантированного электроснабжения систем дистанционного управления запорной арматуры нефтепроводов, проложенных в различных климатических условиях.
Методы или методология проведения работы: методы теории электрических цепей и электрических машин с использованием имитационного компьютерного моделирования.
В результате исследования впервые, за счет комплексного подхода к рассмотрению технических вопросов, была разработана схема, структура и обоснована параметрическая достаточность нового энергоэффективного комплекса с автономным питанием от термо- и фотоэлектрических элементов для гарантированного электроснабжения систем дистанционного управления запорной арматурой нефтепровода.
Область применения: нефтепроводы, проложенные в удаленных районах от централизованных электрических сетей.
Экономическая эффективность или значимость работы: по результатам работы получено свидетельство государственной регистрации на 2 программных продукта для ЭВМ.
Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: результаты исследования являются значимыми для предприятий ТЭК, широко внедряющих современные системы обнаружения утечек жидких углеводородов (нефти) на трубопроводном транспорте.
Численное моделирование процессов газификации в печах кипящего слоя
Подробно
 
Объект исследования – процесс газификации в печах кипящего слоя.
Цель работы – проведение анализа применимости различных технологий газификации к глубокой переработке российских углей. Особое внимание уделено моделированию процесса газификации в печах кипящего слоя.
Задачи исследования:
- Разработка новых конструкционных и технологических решении, позволяющих эффективно вести высокотемпературные процессы в газогенераторах кипящего слоя.
- Определение приоритетных технологических параметров процесса обжига для построения численной модели с использованием методов вычислительной гидродинамики и дискретных элементов.
- Выявление кинетических особенностей процесса обжига для построения детализированной модели, учитывающей особенности структуры потоков и время пребывания материала в печи.
- Разработка численной модели процесса газификации на основе результатов исследования кинетики процесса и структуры потока в печи кипящего слоя.
- Определения гидродинамики твердых частиц, а также процессов пылевыноса из рабочей зоны.
- Разработка комплексной методики моделирования процессов газификации в печах кипящего слоя позволяющей учитывать особенности технологических процессов с использованием современных программных средств для моделирования многофазных потоков.
- Сопоставление результатов численного моделирования с экспериментальными данными. Исследование процесса обжига путем моделирования процесса в различных условиях.
Результаты исследований:
- Определены приоритетные технологические особенности процесса обжига для построения численной модели с использованием методов вычислительной гидродинамики и дискретных элементов.
- Разработаны новые конструкционные и технологические решения, позволяющие эффективно вести высокотемпературные процессы в газогенераторах кипящего слоя
- Выявлены структурные особенности процесса газификации для построения детализированной модели, учитывающей спекание и когезию твердых частиц во время пребывания материала в реакторе.
- Описаны предпосылки для разработки численной модели процесса газификации на основе результатов исследования структуры потока в печи кипящего слоя.
- Определена гидродинамика твердых частиц с учетом пылевыноса из рабочей зоны
Прогнозные предположения о развитии объекта исследования
- Разработка численной модели процесса газификации в кипящем слое с использованием современных программных средств
- Моделирование процесса обжига на основе результатов исследования кинетики процесса и структуры потоков в кипящем слое
- Создание модели печи кипящего слоя в двух и трех мерной постановке.
- Создание вычислительной сетки для созданных моделей.
- Задание начальных и граничных условий. Выполнение численных расчетов.
- Обработка полученных результатов моделирования
Снижение риска аварийных разливов нефти в системе магистральных трубопроводов Российской Федерации
Подробно
 
Цель работы: Основная цель первого этапа заключается в детальном анализе существующих систем измерения концентрации органических отложений на внутренней поверхности магистральных трубопроводов и обоснование применения бесконтактной автоматической радиоизотопной измерительной системы. На основе детального теоретического анализа механизма формирования отложений в процессе транспортирования и лабораторных исследований, позволяющих оценить влияние комплекса параметров на интенсивность их образования, предполагается создание более точной измерительной системы, на основе которой будет возможно осуществлять предупреждение и прогнозирование аварийных ситуаций.
В данном отчете приведены результаты исследования проблемы, а также существующих современных систем мониторинга магистральных нефтепроводов, обоснована необходимость применения волновых систем измерения и описан путь развития предлагаемой методики, проведен комплексный литературный обзор по данной тематике и намечены дальнейшие направления развития исследований по применению автоматических измерительных систем. В отчете рассмотрены фундаментальные труды ученых, занимавшихся исследованиями в этой области, проведен патентный поиск, описано текущее состояние вопроса и представлен путь усовершенствования способа контроля. Намечены основные этапы дальнейшей реализации проекта согласно установленному календарному плану.
Результатом исследований станет разработка информационно-измерительной системы для предупреждения аварийных разливов нефти, позволяющей в режиме реального времени определять концентрацию взвешенного парафина при разных температурных условиях и локализацию несанкционированных врезок в трубопровод, а также механических повреждений и оперативно сигнализировать, что обеспечит содействие инновационному развитию ТЭК на основе разработки и внедрения конкурентной техники и технологий.
Методы или методология проведения работы: научный анализ и обобщение ранее опубликованных исследований, теоретические исследования характера взаимодействия гамма-излучения с веществами, метод компьютерного математического моделирования в среде Ansys и в Labview.
Результаты работы и их новизна: на основе комплексного подхода к решению проблемы парафиновых отложений, разработан принципиально новый способ определения концентрации парафина в потоке нефти, а также усовершенствован алгоритм управления процессом транспортирования нефти с целью предупреждения аварийных разливов нефти, возникающих за счет отложения парафина на внутреннюю поверхность трубопровода.
Область применения результатов: нефтепроводы, проложенные в различных климатических условиях, в то числе в условиях Крайнего Севера.
Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР: результаты исследования являются значимыми для предприятий ТЭК, реализующих проект по внедрению государственной единой информационной системы топливно-энергетического комплекса на трубопроводном транспорте.
 
В последнее время цифровая трансформация приходит во все отрасли промышленности, это связано с стремлением компаний к увеличению эффективности функционирования предприятий и отрасли. Внедрение передовых информационных технологий становится одним из факторов, определяющих перспективы дальнейшего развития и успешного функционирования компании. Наряду с этим возникает вопрос интеграции цифровых данных, моделей и инструментов для создания единой информационной среды, обеспечивающей взаимодействие участников бизнес-процессов. Свои исследования в данном направлении проводят сотрудники Центра цифровых технологий.
Научные договоры с предприятиями
projects
Оценка и моделирование износостойкости стали
Подробно
 
Цель работы – Определение износостойкости и фрикционных свойств для перечня марок стали и сыпучей среды. В качестве объекта исследования выступают железные руды, вскрышная порода каменноугольного месторождения и заготовок пяти марок стали. Методы исследования – использован комплексный метод исследования, включающий в себя: аналитические, графоаналитические и теоретические исследования по изучению физико-механических свойств предоставленных сталей.
Результаты исследования – в результате выполнения научной работы были детально изучены новые индексы абразивного износа рудоподготовительных агрегатов согласно методике Ф. Бонда для десяти пар «марка стали – среда» (всего сорок тестов AI), а так же определены индексы абразивного износа Бонда с использованием пластины из стандартной стали. На базе полученных величин произведена количественная и качественная оценка абразивного износа рудоподготовительных агрегатов для сорока частных проб, результаты которой позволяют прогнозировать показатели расхода стали футеровок конусных, щековых дробилок, бандажей валковых дробилок, шаровых и стержневых мельниц, шаров и стержней для мокрых и сухих процессов измельчения, что способствует оптимизации протекания технологического процесса. В соответствии с результатами серии испытаний по определению коэффициентов трения были установлены и откалиброваны значения статического, динамического трения, а также коэффициента восстановления для железной руды и пустой породы при взаимодействии пары «частица-частица», а также при контакте с поверхностью , которые повторяют поведение исходных сыпучих материалов.
Разработка совместной гидрогеологической и геомеханической модели отработки центрального участка Яковлевского месторождения в автоматизированном программном комплексе
Подробно
 
Информационно-аналитическая система сбора, визуализации, обработки и хранения комплексной информации: геолого-структурной модели месторождения, технологической модели рудника, геомеханической блочной модели массива отработки центрального участка месторождения. Система предназначена для оперативного выбора и обоснования условий отработки на основе оценки геотехнических рисков при ведении горных работ при расширении границ отработки центрального участка в границах существующего горного отвода и по флангам за его пределы. Цель работы – оперативный выбор и обоснование условий отработки на основе оценки геотехнических рисков при ведении горных работ в едином программном программном комплексе.
Система визуализации имеет клиент-серверную архитектуру, обеспечивающую реализацию многопользовательского доступа клиентов к данным, хранящимся на сервере, через локальную сеть предприятия, обладающую возможностью выхода в Интернет. Серверная часть представляет собой расчетную станцию (сервер), которая может быть расположена как на руднике, так и в других подразделениях Заказчика. Сервер дол-жен быть расположен в той же локальной сети, что и клиентские компьютеры (клиенты). Система визуализации построена на основе модульной структуры и состоит из подсистем, которые обеспечивают нормальное функционирование системы. - Подсистема «Технологическая модель месторождения» это каркасная модель пройденных и планируемых горных выработок - Подсистема «Геолого-структурная модель» состоит из каркасов литологических разностей, каркасов тектонических нарушений и других особенностей строения месторождения. В качестве исходных данных для создания модели используется переданная заказчиком геологическая информация: данные кернового бурения, данные геофизических исследований, геологические карты, а также геологоразведочные разрезы по разведочным линиям, выделяемых в пределах шахтного поля. - Подсистема «Геомеханическая модель месторождения» представляет собой геоинформационную систему для расчета геомеханических характеристик массивов горных пород. - Подсистема «Гидрогеологическая модель месторождения» представляет собой модель, которая отражает текущее представление о содержании и направлении в массиве грунтовых вод. - Подсистема «Файловое хранилище и базы данных» предназначена для кросс-интеграции различных моделирующих комплексов и загрузки данных в систему, их хранения, редактирования и удаления, также в рамках этой подсистемы происходит администрирование баз данных и файлового хранилища.
Технико-экономическое обоснование доработки запасов ангидрита на шахте «Ангидрит» с рассмотрением трёх вариантов систем разработки и выбором оптимального (на уровне детальности Pre-Feasibility Study)
Подробно
 
Имитационная модель рудника «Ангидрит» в среде AnyLogic. Данная модель воспроизводит процесс камерно-столбовой отработки неразработанного участка месторождения ангидрита, учитывая маршруты движения подземной горной техники по существующим и планируемым выработкам. Рудник «Агидрит», месторождение Горозубовское — это один из производственных активов компании «Норникель».
Конечная цель построения модели – подтверждение аналитически рассчитанной производительности на основе предложенного календарного плана отработки заданным парком подземной горной техники за срок более 20 лет. Выбранная степень детализации позволяет учитывать простои автопарка, потенциальные места образования заторов. Оценка движения подземной горной техники аналитическими методами требует чрезвычайных трудозатрат, поскольку подготовка капитальных выработок проводится параллельно с процессом отработки камер. Модель же постепенно вводит новые участки «дорог», автоматически перестраивая кратчайшие маршруты каждой конкретной единицы техники с учетом всех разъездов.
После построения имитационной модели шахты «Ангидрит» был запущен эксперимент варьирования параметров. Суть эксперимента заключается в том, что количество каждого вида подземной горной техники задается в виде диапазона. Затем, при запуске эксперимента на выполнение, модель полностью проигрывается столько раз, сколько существует возможных комбинаций количества единиц техники. Данная работа по построению имитационной модели шахты «Ангидрит» с последующим запуском эксперимента варьирования параметров демонстрирует, как развитие инструментов имитационного моделирования повышает эффективность проведения сценарного анализа при управлении проектами горнодобывающих предприятий.
 
Тренд последнего времени — создание научных инкубаторов, каждый из которых представляет собой конкретный проект, направленный на получение новых фундаментальных знаний и выпуск инновационной продукции. В их задачу входит, в том числе, привлечение к экспериментам молодых учёных, имеющих аналогичные научные интересы. Всё это позволяет формировать среду доверия, постоянно совершенствовать систему подготовки кадров, привлекая наиболее талантливых выпускников из самого Горного университета и других отечественных высших учебных заведений.
Научные инкубаторы
projects
Цифровая платформа предиктивной аналитики и управления жизненным циклом электромеханического оборудования «GenesisDrive»
Подробно
 
Данное исследование направлено на создание универсальных подходов и единой методики для эксплуатации и модернизации существующего, а также проектирования нового оборудования и технологических процессов горного и нефтегазового производства в целом при использовании численного моделирования, машинного обучения, больших данных, цифровых двойников и межмашинного взаимодействия. Предлагаемые решения соответствуют общей тенденции цифровизации и интеллектуализации горного и нефтегазового производства, позволяя при помощи цифровых технологий осуществлять безопасное, эффективное и ресурсосберегающее освоение и использование минерально-сырьевых ресурсов в целях устойчивого развития.
В качестве объекта исследования выступает электромеханическое оборудование с автоматизированным электроприводом. Целью работы является разработать методологию прогнозирования состояния электромеханического оборудования технологических процессов горного и нефтегазового производства на основе алгоритмов машинного обучения. Разработать программные сервисы, ориентированные на сбор и анализ информации для повышения эффективности процессов с учетом прогнозирования состояния и остаточного ресурса. В работе использовались следующие методы и подходы: теории систем автоматического управления; теории электропривода; теории электрических машин; теории обобщенного электромеханического преобразователя; теории дифференциальных и разностных уравнений, а также методы составления и решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений; численные методы; методы искусственного интеллекта и машинного обучения, методы компьютерного имитационного моделирования. По результатам проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработан алгоритм классификации для определения: количества двигателей, работающих с разной мощностью; определение количества двигателей, работающих с одинаковой мощностью; определение режима и нагрузки асинхронного электродвигателя; определение неисправности и ее величины с учетом работы и нагрузки асинхронного двигателя. В ходе работы в целом удалось доказать состоятельность гипотезы об обнаружении и оценке дефекта машины с помощью математического аппарата, который позволяет комбинировать векторное преобразование Парка и классификатор на базе искусственной нейронной сети. Использование данного математического аппарата в режиме реального времени с определенной периодичностью позволяет разработать полноценный программный датчик для измерения определенного типа дефекта. Результаты НИР могут быть использованы при построении цифровой платформы для предиктивной аналитики технического состояния и управления жизненным циклом электромеханического оборудования. Предложенные способы и математический аппарат является основой для создания интеллектуальных сервисов и алгоритмов. Областью применения являются промышленные процессы, содержащие в своем составе электромеханическое оборудование.
Руководитель: Жуковский Ю.Л.
Оптимизация жизненного цикла объектов возобновляемой энергетики
Подробно
 
Объект исследования – автономные электротехнические комплексы с возобновляемыми источниками энергии.
Цель работы – cформировать положения новой комплексной методики оптимизации и оценки жизненного цикла объектов возобновляемой энергетики.
Метод проведения исследований: общенаучный метод; метод дата майнинга и статистический метод; численные методы; методы искусственного интеллекта и машинного обучения; теории электрических цепей и электрических машин с использованием имитационного моделирования.
В результате исследования впервые были установлены возможные вариации основных номинальных (паспортных) параметров фотоэлектрических панелей, ветроэлектрических установок, литий-ионных аккумуляторных элементов и батарей с учетом их типов. Разработаны стохастические модели изменения скорости ветра и уровня солнечной инсоляции для моделирования квази-динамических режимов работы электротехнических комплексов с объектами возобновляемой энергетики. Актуализированы базы данных с эксплуатационно-техническими параметрами фото- и ветроэлектрических установок, с получением свидетельств о государственной регистрации баз данных. Полученные результаты могут быть использованы на стадии предварительного технико-экономического обоснования внедрения проектов, связанных с объектами возобновляемой энергетики и их жизненного цикла. На основе сформированных положений будет разработана комплексная методика оптимизации и оценки жизненного цикла объектов возобновляемой энергетики.
Руководитель: Бельский А.А.
Разработка систем защищенной корпоративной связи
Подробно
 
В качестве объекта исследования выступают системы защищенной корпоративной связи, а именно структура системы, сервера, клиенты, протоколы защищенной передачи информации.
Цель работы – разработать методологию создания и конкретные реализации корпоративных систем сетевого общения, все компоненты которых, включая серверную часть, будут передаваться компании – эксплуатанту для самостоятельного развертывания на имеющихся у нее ресурсах.
Методы проведения работы включают изучение принципов функционирования существующих систем сетевого общения, в том числе методы reverse engineering, доработка имеющихся систем с целью получения современной функциональности, а также проведение комплексного тестирования.
В результате исследования впервые были выявлены преимущества и недостатки современных корпоративных мессенджеров и VoIP решений (VK Teams, MS Teams, BigAnt Messenger, Telegram). Среди преимуществ данных систем можно отметить удобство развертывания системы, отлаженный набор протоколов, удобный интерфейс, кроссплатформенность. К недостаткам можно отнести обработку трафика сторонними серверами, что негативно сказывается на безопасности системы, централизация (клиент-серверная архитектура), отсутствие контроля над архитектурой системы, а также закрытый исходный код.
К свободно распространяемым системам можно отнести Jabber, Sipdrod, Asterisk, которые обладают следующими преимуществами: высокая отказоустойчивость, кроссплатформенность, распределенность сети. К недостаткам относятся сложность развертывания и администрирования подобных систем, алгоритмы шифрования, а также интерфейс.
Основные конструктивные, технологические и техникоэксплуатационные характеристики предлагаемой системы защищенной корпоративной связи: кроссплатформенность, децентрализованность, контроль над структурой, удобство развертывания и обслуживания системы.

Руководитель: Маховиков А.Б.
Прогнозирование смещения рудных контуров при формировании развала взорванной горной массы
Подробно
 
Объектом исследования являются карьеры месторождений полезных ископаемых, буровые блоки, взрывоподготовка горной породы, контура рудных тел.
Цель работы заключается в разработке новой технологии производства БВР, позволяющей прогнозировать смещение рудных контуров относительно их расположения в горном массиве, что позволит уменьшить потери и разубоживание рудной массы и повысить технико-экономические.
В ходе выполнения работы, по данным теоретических исследований и предварительным результатам, полученным коллективом ранее, были определены аналитические зависимости между удельным расходом ВВ, временем замедления при инициировании зарядов, схемами коммутации, конструкцией зарядов и перемещением взорванной горной массы.
Проведена апробация полученных зависимостей на основе опытно-промышленных взрывов проводимых на карьерах.
Выполнена корректировка по данным опытных взрывов коэффициентов входящих в аналитические зависимости.
Проведен анализ отечественного и зарубежного опыта учёта смещения контуров рудных тел. Проанализированы существующие методы контроля за смещением горной массы. Проведен анализ существующих теоретических моделей для прогнозирования перемещения взорванной горной массы. Перечислены достоинства и недостатки предлагаемых подходов. Проведен подробный анализ перемещения взорванной горной массы, путем покадрового анализа выполненной видеосъёмки массовых взрывов.
Руководитель: Хохлов С.В.
Оценка проектного риска при проектировании разработки месторождений твердых полезных ископаемых
Подробно
 
Объект исследования – методология оценки и управления проектным риском при открытой разработке крутопадающих рудных месторождений, обеспечивающих повышение эффективности и достоверности проектных решений, в условиях ограниченного объема стохастических исходных данных.
Цель работы: Разработка методики оценки и управления проектным риском при разработке крутопадающих рудных месторождений, обеспечивающих повышение эффективности и достоверности проектных решений, в условиях ограниченного объема стохастических исходных данных. Создать, на базе разработанной методики, программу для ЭВМ по расчету, оценке и управления проектным риском.
Метод проведения исследований: Общей теоретической и методологической основой работы является комплексный подход, включающий анализ и обобщение фундаментальных исследований авторов в области оценки риска при проектировании карьеров. В качестве основных методов исследований использовались геоинформатика и моделирование на персональных компьютерах; системный анализ при исследовании показателей работы рудных карьеров; методы математической статистики, теории вероятностей, метод Монте-Карло, динамическое программирование; классические экономические и финансовые теории и методы рыночной модели хозяйствования.
Результаты работы: Разработана модель оценки риска при реализации проекта рудного карьера, с использованием созданной базы данных, позволяющая установить величины нормы рентабельности, чистой текущей стоимости реализации проекта (NPV) и проектного риска.
Область применения: Государственные структуры, компании и проектные организации, вовлеченные в процесс освоения месторождений твердых полезных ископаемых. Руководитель: Семенов А.С.
Цифровой тренажер промышленных процессов в рамках концепции Индустрия 4.0
Подробно
 
В качестве объекта исследования выступает тренажерный комплекс, имеющий следующие отличительные особенности: способность достижения технологической точности, выраженную в точном повторении не только технологической сути процессов, но и их изменения в динамике с учетом инерционности, способность достижения психологической точности, выраженной в предоставлении возможности тренировки аналитического мышления вместо мышечной памяти (например, при использовании руля, джойстика, педалей и пр.), способность достижения когнитивной точности, выраженной в точном повторении динамики процесса, а также соединения виртуальных (модельных) и реальных (кнопки, двигатель, датчик, ПЛК и т.д.) объектов, способность достижения функциональной точности, выраженной в гибкости при изменении функционального назначения, способность к интеграции, то есть доступность известных каналов связи, используемых в промышленности.
Цель работы – разработка компьютерного тренажера, являющегося инструментом для обучения, тестирования и исследования применения цифровых технологий в промышленности.
Методы исследования – использованы комплексные методы динамического моделирования, создания объектов дополненной реальности, методы искусственного интеллекта, технологии IoT, методы аппаратно-программной интеграции систем.
Результаты исследования – в результате выполнения научной работы были разработаны высокоточные динамические модели технологических процессов флотации, первичной переработки нефти, процесса закачки нефти в пласт и системы его электроснабжения, реализованы тестовые образовательные задачи (прямые задачи обучения), проведено тестирование и проверка основных каналов связи для внедрения цифровых решений, выполнено тестовое подключение системы дополненной реальности, разработана структура базы данных с фиксацией всех действий пользователя, выполняемых в процессе обучения, разработана методика оценки на функциональную, технологическую, психологическую и когнитивную точность тренажерного комплекса.
Все эксперименты и разработка проводились на базе учебно-научного центра цифровых технологий.
Руководитель: Котелева Н.И.
Разработка, обоснование и апробация трехмерных геомеханических и аэрогазодинамических численных моделей объектов и процессов для оптимизации параметров прогрессивных технологий подземной угледобычи
Подробно
 
Объект исследования – ответственные элементы массива горных пород при разработке длинными очистными забоями пологих угольных пластов в условиях динамической опасности.
Цель работы: Развитие методологии численных исследований объектов и процессов горного производства на основе разработки методик создания и обоснования трехмерных геомеханических и аэрогазодинамических моделей сложных систем с учетом основных влияющих факторов, изменяющих в пространстве и во времени, для научного обоснования высокоэффективных технологий, обеспечивающих устойчивое, сбалансированное, безопасное и экологичное освоение георесурсного потенциала угольных месторождений.
Метод проведения исследований: численные исследования напряженно-деформированного состояния ответственных элементов массива горных пород с использованием метода конечных элементов.
Результаты работы: разработана научно обоснованная геомеханическая модель массива горных пород для условий шахты; проведены численные исследования напряженно-деформированного состояния межстолбовых угольных целиков.
Область применения: угледобывающие шахты, осуществляющие разработку пластов подземным способом.
Руководитель: Сидоренко С.А.
Динамическое моделирование технологических процессов измельчения минерального сырья
Подробно
 
В качестве объекта исследования выступает мельницы полусамоизмельчения
Цель работы – разработка модели процесса измельчения в шаровых мельницах барабанного типа с использованием технологий цифрового двойника для решения задачи регулирования и оптимизации процесса измельчения минерального сырья.
В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследований, выполнено построение и разработка математической модели процесса с использованием современных методов физического и математического моделирования. Экспериментальные данные, полученные на созданном лабораторном стенде.
В результате исследования впервые был предложен способ управления мельницей полусамоизмельчения с использованием математической модели и частотно регулируемого привода.
Область применения динамических моделей являются предприятия горно-обогатительной отрасли, а также производители размольного оборудования.
Дальнейшие исследования необходимо направить на развитие физического и цифрового моделирования с применением средств искусственного интеллекта для прогнозирования и управления энергоэффективностью и надежностью процессов измельчения.
Разработка методологии индивидуализации процесса обучения с использованием смешанных технологий на базе искусственного интеллекта
Подробно
 
Объект исследования: процесс геометро-графической подготовки.
Цель работы – повысить эффективность освоения геометро-графических дисциплин студентами путем подготовки пилотного проекта процесса обучения (очная форма) по индивидуальной траектории.
Методы или методология: обобщение имеющегося педагогического опыта, контент анализ, педагогическое наблюдение, тестирование, опрашивание, алгоритмизация и программирование. Для написания программы-тренажёра использовался язык Python 3.9 и среда PyCharm, а также библиотеки: OpenCV, Matplotlib, Keras. Для создания методических материалов в работе использовалась Microsoft PowerPoint, Microsoft Visio, CAD Компас-3.
Новизна: впервые была спроектирована и запатентована программа-тренажёр на базе компьютерного зрения и элементов нейронных сетей для развития пространственного мышления студентов.
Рекомендации по внедрению: создание начальной базы учебной аналитики по результатам первичного анкетирования и тестирования студентов и промежуточных анкетирования по взаимодействию с системой и тестирования для определения текущей успеваемости.
Область применения: образование. Значимость работы – создание теоретических, учебно-методических и программных базовых элементов для использования сквозных цифровых технологий в учебном процессе.
Прогнозные предположения о развитии объекта исследования – создание и развитие индивидуализации процесса обучения в рамках дисциплины «Начертательная геометрия».
Руководитель: Фоломкин А.И.
Цифровые сервисы управления потреблением энергии "PerPower"
Подробно
 
Целью данного исследования является разработка алгоритма оптимизации графика электропотребления образовательного учреждения с целью участия в программе по управлению спросом с учетом прогнозирования нагрузки энергосистемы.
На сегодняшний день одной из основных стратегических целей развития топливно-энергетического комплекса России является курс на энергосбережение и внедрение информационных технологий, способных повысить взаимодействие между потребителем и энергосистемой. В исследовании рассматривается возможность участия в управлении спросом таких потребителей, как образовательные учреждения. Путем учета сигналов, передающих от единой энергосистемы информацию о необходимости снизить и перераспределить нагрузку в пиковые часы, образовательные учреждения начинают играть важную роль в повышении эффективности работы всей энергосистемы в целом, в воспитании энергоэффективного образа жизни.
В работе использовались следующие методы и подходы: статистические данные открытых сервисов и источников, российские и зарубежные исследования по применению цифровых и информационных технологий, аналитический метод, методы математического моделирования, методы анализа и обобщения данных, статистические методы обработки данных, теория энергосбережения и повышения энергетической эффективности, социальные исследования.
По результатам проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработан алгоритм сбор и обработки данных для целей программы по управлению спросом, который основан на применении прогноза электропотребления образовательного учреждения и данных от энергосистемы для формирования управляющих воздействий. Рассмотрены модели, используемые для прогнозирования электропотребления, и выявлены закономерности в формировании графиков нагрузки. Рассчитаны показатели графика нагрузки, позволяющие отобразить неравномерность электропотребления в течение года. Разработана схема информационного взаимодействия по физическому и канальному уровню системы управления спросом и алгоритм принятия решений о переносе нагрузки.
В результате проведенного анализа графиков нагрузки, снятых в результате проведенных экспериментов в лаборатории интеллектуального энергообеспечения Schneiser Electric, и имитационного моделирования в среде Matlab Simulink, а также на основе разработанных алгоритмов предлагается оптимизировать построение расписания и проведения лабораторных занятий в зависимости от прогноза графика нагрузки энергосистемы для снижения пиков и выравнивания графика нагрузки. Основными критериями регулирования являются пиковое потребление электроэнергии и мощности и стоимость оплаты за электроэнергию и мощность.
Результаты НИР могут быть использованы образовательными учреждениями для рассмотрения возможности построения гибкого расписания в зависимости от используемого в лабораториях оборудования на основе прогноза электропотребления университета и прогноза электропотребления энергосистемы. При этом требуется закрепление концепции управления спросом на законодательном уровне, внедрение законодательных актов и постановлений, повышая вовлеченность компаний и осознанный подход к электропотреблению за счет масштабной популяризации разумного электропотребления и повышения энергоэффективности.
Предложенные способы и математический аппарат является основой для создания интеллектуальных сервисов и алгоритмов. Направление дальнейших исследований предполагает создание приложения, способного осуществлять управление агрегированной нагрузкой путем взаимодействия с широким кругом пользователей.
Разработка методологии обеспечения устойчивой работы электротехнических комплексов систем распределенной генерации с применением методов искусственного интеллекта
Подробно
 
Объект исследования или разработки – системы электроэнергетики и электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса и топливно-энергетического комплекса.
Цель работы – создание универсальных подходов по повышению эффективности функционирования электротехнических комплексов предприятий с отличающимися технологическими процессами и параметрами нагрузки, получающих питание от систем распределенной генерации, путем управления режимом потребления и распределения электроэнергии.
В задачи исследования входили систематизация научно-практической информации по обеспечению устойчивой работы электротехнических комплексов систем распределенной генерации с применением методов искусственного интеллекта; Разработка математической модели электротехнического комплекса предприятий с элементами систем распределенной генерации; Разработка алгоритмов системы управления электротехническими комплексами систем распределенной генерации, обеспечивающей устойчивую работу при различных режимах.
Методология и принципы научных исследований. В работе использовались следующие методы и подходы: теории систем автоматического управления; теории электропривода; теории электрических машин; теории обобщенного электромеханического преобразователя; теории дифференциальных и разностных уравнений, а также методы составления и решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений; численные методы; методы искусственного интеллекта и машинного обучения, методы компьютерного имитационного моделирования.
Повышение энергоэффективности систем с помощью устройства для измерения эксергии
Подробно
 
Цель работы – провести обзор существующих методов оценки различных видов энергии и разработать методологию оценки качества тепловой энергии.
Методы исследований - теория технической термодинамики и тепломассообмена, теория эксергетического анализа, метод интеграции тепловых потоков, методы системного анализа, математического моделирования и оптимизации.
В результате исследования впервые была проведена стоимостная оценка эксергии в системах теплоэнергетических систем (ТЭЦ, ТЭС и систем теплоснабжения).
Степень внедрения – создан экспериментальный образец устройства, разрабатывается промышленный образец.
Внедрение эксергетического анализа позволит повысить энергоэффективность предприятия, снизив потребление топлива.
Результаты можно использовать при выполнении анализа эффективности системы теплоснабжения промышленного предприятия и объектов ЖКХ, при проведение энергоаудитов промышленных предприятий. Эксергетический подход позволит более обоснованно определять эффективность использования топливных и энергетических ресурсов при проведении энергоаудитов и энергетических обследований предприятий. В качестве дальнейших направлений проведения исследований предполагается изготовление промышленного образца устройства для измерения эксергии и внедрение его в производство.
Обоснование параметров системы разработки с учетом объемов запасов руды карьера по степени готовности к извлечению при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом
Подробно
 
Объект исследования: в качестве объекта исследования выступает условное месторождение, разрабатываемое открытым способом. Цель работы – Обоснование технологических схем комплекса выемочно-погрузочного оборудования, обеспечивающих повышение эффективности разработки карьера, с учетом объемов запасов руды по степени готовности к извлечению. Методы или методология проведения работы: численные исследования параметров системы разработки с учетом объемов запасов руды на основе математического моделирования. Новые научные результаты: в результате исследования впервые было выявлено, что рациональное значение разработки месторождения, соответствуют варианту превышения объемов готовых к выемке запасов на вышележащих уступах над нижележащими, за счет применения различной выемочно-погрузочной техники.
Новые практические решения: полученные выводы могут использоваться на горнодобывающих предприятиях, в учебных учреждениях, научно-исследовательских и проектных организациях. Экономическая эффективность или социальная значимость работы: изменение объемов запасов по степени готовности к извлечению обеспечивает увеличение вероятности достижения проектной производственной мощности карьера. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: в качестве дальнейших направлений проведения исследований можно выделить: методология определения количества запасов для конкретной выемочно-погрузочной техники; 3d моделирование на условном месторождении; разработка алгоритмов определения параметров системы разработки; реализация разработанных моделей в программе для ЭВМ.
 
Студенческое общество WeWatt
Молодежные проекты
projects
Прогноз ТЭК 2020
Подробно
МОЛОДЕЖНЫЙ ГЛОБАЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ Традиционная углеводородная энергетика в рамках устойчивого развития: текущая структура потребления, перспективы, поиск новых решений и технологий

Для улучшения работы сайта и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie. Продолжая работу с сайтом, Вы разрешаете использование cookie-файлов. Вы всегда можете отключить файлы cookie в настройках Вашего браузера.