2022 07

№ 7 (402) 2022 2022 7 ЧАСТЬ I

Издается с декабря 2008 г. Молодой ученый Выходит еженедельно Международный научный журнал № 7 (402) / 2022 Главный редактор: Ахметов Ильдар Геннадьевич, кандидат технических наук Редакционная коллегия: Ахметова Мария Николаевна, доктор педагогических наук Жураев Хусниддин Олтинбоевич, доктор педагогических наук (Узбекистан) Иванова Юлия Валентиновна, доктор философских наук Каленский Александр Васильевич, доктор физико-математических наук Кошербаева Айгерим Нуралиевна, доктор педагогических наук, профессор (Казахстан) Куташов Вячеслав Анатольевич, доктор медицинских наук Лактионов Константин Станиславович, доктор биологических наук Сараева Надежда Михайловна, доктор психологических наук Абдрасилов Турганбай Курманбаевич, доктор философии (PhD) по философским наукам (Казахстан) Авдеюк Оксана Алексеевна, кандидат технических наук Айдаров Оразхан Турсункожаевич, кандидат географических наук (Казахстан) Алиева Тарана Ибрагим кызы, кандидат химических наук (Азербайджан) Ахметова Валерия Валерьевна, кандидат медицинских наук Бердиев Эргаш Абдуллаевич, кандидат медицинских наук (Узбекистан) Брезгин Вячеслав Сергеевич, кандидат экономических наук Данилов Олег Евгеньевич, кандидат педагогических наук Дёмин Александр Викторович, кандидат биологических наук Дядюн Кристина Владимировна, кандидат юридических наук Желнова Кристина Владимировна, кандидат экономических наук Жуйкова Тамара Павловна, кандидат педагогических наук Игнатова Мария Александровна, кандидат искусствоведения Искаков Руслан Маратбекович, кандидат технических наук (Казахстан) Кайгородов Иван Борисович, кандидат физико-математических наук (Бразилия) Калдыбай Кайнар Калдыбайулы, доктор философии (PhD) по философским наукам (Казахстан) Кенесов Асхат Алмасович, кандидат политических наук Коварда Владимир Васильевич, кандидат физико-математических наук Комогорцев Максим Геннадьевич, кандидат технических наук Котляров Алексей Васильевич, кандидат геолого-минералогических наук Кузьмина Виолетта Михайловна, кандидат исторических наук, кандидат психологических наук Курпаяниди Константин Иванович, доктор философии (PhD) по экономическим наукам (Узбекистан) Кучерявенко Светлана Алексеевна, кандидат экономических наук Лескова Екатерина Викторовна, кандидат физико-математических наук Макеева Ирина Александровна, кандидат педагогических наук Матвиенко Евгений Владимирович, кандидат биологических наук Матроскина Татьяна Викторовна, кандидат экономических наук Матусевич Марина Степановна, кандидат педагогических наук Мусаева Ума Алиевна, кандидат технических наук Насимов Мурат Орленбаевич, кандидат политических наук (Казахстан) Паридинова Ботагоз Жаппаровна, магистр философии (Казахстан) Прончев Геннадий Борисович, кандидат физико-математических наук Рахмонов Азиз Боситович, доктор философии (PhD) по педагогическим наукам (Узбекистан) Семахин Андрей Михайлович, кандидат технических наук Сенцов Аркадий Эдуардович, кандидат политических наук Сенюшкин Николай Сергеевич, кандидат технических наук Султанова Дилшода Намозовна, доктор архитектурных наук (Узбекистан) Титова Елена Ивановна, кандидат педагогических наук Ткаченко Ирина Георгиевна, кандидат филологических наук Федорова Мария Сергеевна, кандидат архитектуры Фозилов Садриддин Файзуллаевич, кандидат химических наук (Узбекистан) Яхина Асия Сергеевна, кандидат технических наук Ячинова Светлана Николаевна, кандидат педагогических наук © ООО «Издательство «Молодой ученый», 2022

Международный редакционный совет: Айрян Заруи Геворковна, кандидат филологических наук, доцент (Армения) Арошидзе Паата Леонидович, доктор экономических наук, ассоциированный профессор (Грузия) Атаев Загир Вагитович, кандидат географических наук, профессор (Россия) Ахмеденов Кажмурат Максутович, кандидат географических наук, ассоциированный профессор (Казахстан) Бидова Бэла Бертовна, доктор юридических наук, доцент (Россия) Борисов Вячеслав Викторович, доктор педагогических наук, профессор (Украина) Буриев Хасан Чутбаевич, доктор биологических наук, профессор (Узбекистан) Велковска Гена Цветкова, доктор экономических наук, доцент (Болгария) Гайич Тамара, доктор экономических наук (Сербия) Данатаров Агахан, кандидат технических наук (Туркменистан) Данилов Александр Максимович, доктор технических наук, профессор (Россия) Демидов Алексей Александрович, доктор медицинских наук, профессор (Россия) Досманбетов Динар Бакбергенович, доктор философии (PhD), проректор по развитию и экономическим вопросам (Казахстан) Ешиев Абдыракман Молдоалиевич, доктор медицинских наук, доцент, зав. отделением (Кыргызстан) Жолдошев Сапарбай Тезекбаевич, доктор медицинских наук, профессор (Кыргызстан) Игисинов Нурбек Сагинбекович, доктор медицинских наук, профессор (Казахстан) Кадыров Кутлуг-Бек Бекмурадович, кандидат педагогических наук, декан (Узбекистан) Кайгородов Иван Борисович, кандидат физико-математических наук (Бразилия) Каленский Александр Васильевич, доктор физико-математических наук, профессор (Россия) Козырева Ольга Анатольевна, кандидат педагогических наук, доцент (Россия) Колпак Евгений Петрович, доктор физико-математических наук, профессор (Россия) Кошербаева Айгерим Нуралиевна, доктор педагогических наук, профессор (Казахстан) Курпаяниди Константин Иванович, доктор философии (PhD) по экономическим наукам (Узбекистан) Куташов Вячеслав Анатольевич, доктор медицинских наук, профессор (Россия) Кыят Эмине Лейла, доктор экономических наук (Турция) Лю Цзюань, доктор филологических наук, профессор (Китай) Малес Людмила Владимировна, доктор социологических наук, доцент (Украина) Нагервадзе Марина Алиевна, доктор биологических наук, профессор (Грузия) Нурмамедли Фазиль Алигусейн оглы, кандидат геолого-минералогических наук (Азербайджан) Прокопьев Николай Яковлевич, доктор медицинских наук, профессор (Россия) Прокофьева Марина Анатольевна, кандидат педагогических наук, доцент (Казахстан) Рахматуллин Рафаэль Юсупович, доктор философских наук, профессор (Россия) Ребезов Максим Борисович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Россия) Сорока Юлия Георгиевна, доктор социологических наук, доцент (Украина) Султанова Дилшода Намозовна, доктор архитектурных наук (Узбекистан) Узаков Гулом Норбоевич, доктор технических наук, доцент (Узбекистан) Федорова Мария Сергеевна, кандидат архитектуры (Россия) Хоналиев Назарали Хоналиевич, доктор экономических наук, старший научный сотрудник (Таджикистан) Хоссейни Амир, доктор филологических наук (Иран) Шарипов Аскар Калиевич, доктор экономических наук, доцент (Казахстан) Шуклина Зинаида Николаевна, доктор экономических наук (Россия)

На обложке изображен Тома Пикетти (1971), сматривает неравенство доходов в Европе и Соединенных французский экономист. Штатах, начиная с XVIII века, и предупреждает, что концен- Тома родился в парижском пригороде Кли- трация капитала в руках узкого круга лиц — имущественное ши-ла-Гаренн. В 18 лет он поступил в Высшую нормальную неравенство — в перспективе угрожает современной демо- школу, где изучал математику и экономику, а в 22 года по- кратии. Решить эту проблему можно только путем государ- лучил докторскую степень за диссертацию о перераспреде- ственного вмешательства. Например, предлагается перерас- лении богатства, которую написал в EHESS и Лондонской пределение доходов через прогрессивный всеобщий налог школе экономики и политических наук, она была отме- на имущество. После выхода книги Пикетти иногда считают чена наградой французской экономической ассоциации как марксистом и даже называют современным Марксом. лучшая диссертация года. В своей же новой 1200-страничной книге «Капитал и иде- Какое-то время Пикетти преподавал в должности доцента ология» Пикетти рассказывает, как на протяжении веков по- на кафедре экономики Массачусетского технологического литические учения оправдывали существование неравен- института и начал сотрудничать с французским Нацио- ства и бедности. Он предлагает целый ряд конкретных шагов нальным центром научных исследований в качестве иссле- для «выхода из капитализма». Например, ограничить право дователя. Вскоре он стал профессором (directeur d'études) в голоса крупных акционеров компаний десятью процентами, Высшей школе социальных наук. выделять половину мест в советах директоров рядовым со- трудникам и позволять миллионерам владеть своими богат- Пикетти первым возглавил Парижскую школу экономики, ствами лишь временно. в создании которой принимал участие. Несколько месяцев во время президентской избирательной кампании он работал в Разумеется, его труды подвергались критике. Пикетти, в качестве экономического советника Сеголен Руаяль — кан- частности, упрекали в политизированности выводов и не- дидата от французской социалистической партии. В 2012 году продуманности конкретных шагов, которые экономист пред- вместе с 42 коллегами Пикетти подписал открытое письмо в лагал для решения проблемы неравенства. «Настойчивое поддержку Франсуа Олланда, который в мае одержал победу внимание, которое Пикетти уделяет победе над богатыми, над Николя Саркози на президентских выборах. отдает идеологией социализма, а не научной деятельностью. Этим можно объяснить, почему «Капитал» стал бестсел- В своих работах ученый специализируется на вопросе лером. И это же говорит о том, что «Капитал» — плохая ин- экономического неравенства, применяя исторический и струкция для реальных действий», — писал The Economist. С статистический подходы. Он рассматривает соотношение предложениями Пикетти не соглашался и самый богатый че- темпов накопления капитала и экономического роста на ловек и крупнейший благотворитель в мире — Билл Гейтс. протяжении двухсот лет — с XIX века до наших дней. Его По его мнению, идея налога на большие состояния гораздо оригинальный подход к использованию налоговой стати- менее продуктивна: есть богачи, которые инвестируют в раз- стики позволил собрать данные о высшем уровне эконо- витие своего бизнеса; есть те, кто активно занимается бла- мической элиты, установить скорость накопления ими бо- готворительностью; а есть и те, кто просто покупает яхты и гатства и сопоставить это с остальной частью общества и предметы роскоши. «Мне бы хотелось, чтобы Пикетти видел экономики. между ними разницу», — писал Гейтс. Тома Пикетти является автором множества статей и де- В 2002 году Пикетти получил «Приз лучшему молодому сятка книг. В 2014 году The Financial Times и McKinsey на- экономисту Франции», однако отказался от ордена Почет- звали исследование французского экономиста «Капитал в ного легиона. Он считает, что правительству лучше зани- XXI веке» бизнес-книгой года. После того как в апреле этого маться ростом экономики, а не присуждать такие награды. года монументальный труд объемом в 655 страниц был издан на английском языке, в мировых СМИ начались яростные Екатерина Осянина, ответственный редактор дискуссии о его содержании и выводах. В книге автор рас-

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Contents v СОДЕРЖАНИЕ ФИЗИКА Роецкая  Д. Ю. Сравнение первичного и вторичного Хамад  А. М. регулирования частоты в энергосистеме путем Физические свойства воды...............................1 построения математических моделей в MATLAB Simulink.......................................................35 ИНФОРМАЦИОННЫЕ Тучкин Е. И., Слинько Е. А. ­Т Е Х Н О Л О Г И И Цифровизация строительной отрасли и городского хозяйства на основе Смайлова Д. Б., Кульмамиров С. А. экосистемы..................................................38 Подход к организации работы университетской Чеверда  В. Л. системы видеонаблюдения.............................. 5 Основные сведения о регулировании частоты Танбай  Н. М. и обменной мощности в электроэнергетической Двухуровневая аутентификация системе........................................................40 с использованием голосового отпечатка...........10 Уали С. К., Кульмамиров С. А. АРХИТЕКТУРА, ДИЗАЙН Этапы построения контроллера управления И СТРОИТЕЛЬСТВО яркостью света............................................. 12 Надиф А. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Применение жидкого битума в дорожных конструкциях................................................42 Алпатова Н. Н., Трухачева П. И., Лепехина Д. М., Прокопова  Е. В. Лукьяница  С. В. Насыщение ассортимента бытовой одежды Современные подходы к созданию гидроизоляции массового производства без радикальных подземных частей зданий и сооружений.......... 17 конструктивно-композиционных изменений Вьюгина Т. П., Лупанов К. В. прототипа....................................................45 Краткий исторический очерк создания и развития Тучкин Е. И., Слинько Е. А. кабельных роботов, роботизированных и «умных» Основные предпосылки создания региональной кранов......................................................... 21 цифровой системы контроля строительства Курымов  А. С. объектов социального назначения Санкт- Трансформация систем учета энергоресурсов....29 Петербурга...................................................48 Пушкин Д. В., Файзирахманов А. Р., Химин С. А., Галенко  Д. В. МЕДИЦИНА Определение расчетных величин пожарного риска на территории производственных Абдуганиева  Ш. Х. объектов...................................................... 33 Некоторые аспекты развития образовательных технологий...................................................50

vi Содержание «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Лужкова  Е. Л. СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО Эндодонтия: основные понятия.......................52 Миносян  Л. А. Кайратов  Б. Б. Некоторые нюансы переливания компонентов Система применения удобрений как способ донорской крови в Арктической зоне России — внедрения производства научно обоснованных Ненецком автономном округе.........................54 приемов управления плодородием почв и продуктивностью культур............................63 ЭКОЛОГИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА И СПОРТ Юртай  Т. Т. Пылеудерживающие свойства древесных Пасичнюк В. П., Лямзин Е. Н. и кустарниковых пород города Семей.............. 60 Влияние физической подготовки на «внутреннее» здоровье человека........................................ 67

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Physics 1 ФИЗИКА Физические свойства воды Хамад Амин Мохаммед Сабер Хамад Амин, аспирант Воронежский государственный университет В статье раскрыты основные физические свойства воды. Рассмотрены такие внешние особенности: температура, вкус, запах, цвет, мутность и прозрачность. Ключевые слова: свойства, цвет, вкус, запах, прозрачность, температура. Physical properties of water Khamad Amin Mokhammed Saber Khamad Amin, graduate student Voronezh State University The article reveals the basic physical properties of water. The following external features are considered: temperature, taste, smell, color, turbidity and transparency. Keywords: properties, color, taste, smell, transparency, temperature. Введение Вода является оксидом водорода и имеет химическую формулу H2O: молекула воды имеет два атома водорода и один атом кислорода, соединенные ковалентной связью. Если принимать нормальные условия, то вода не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса и является прозрачной жидкостью. В газообразном состоянии является водяным паром, в твердом со- стоянии льдом, в частных случаях снегом или инеем. Сильнополярный растворитель. В основном в природе содержит в себе растворенные соли и газы  [1]  [2]. Вода является фундаментом всей жизни на Земле. Неоценимая роль ее в круговороте вещества и энергии  [3], соз- дании и поддержании жизни, формирование пригодных климатических условий, в химическом составе в живых орга- низмах  [4]. Вода на Земле занимает порядка 1400 млн км³ объема и покрывает 71 % ее поверхности (реки, озера, океаны, мо- ря — 361,13 млн км² [5]). Но при этом 97,54 % содержится в Мировом океане, в котором соленая вода, то есть не- пригодная для питья и жизнедеятельности человека. Порядка 1,81 % воды содержится в ледниках, в подземных во- дах — 0,63 %, в реках и озерах — 0,009 % и даже в атмосфере 0,001 % [6]. Под физическими свойствами воды обычно понимают так называемые внешние особенности: температуру, вкус, запах, цвет, мутность и прозрачность. 1. Температура Вода в природе бывает разной температуры, от температуры близкой к 0 ℃ и до кипящей воды в некоторых горячих источниках. Но длея применения в хозяйстве и для других нужд пригодна только вода умеренной температуры; так, для питья вода должна по возможности иметь температуру от 7 до 12 ℃, чтобы казаться зимой-холодной, а летом теплой. Холодная вода 5° неприятна и даже вредна, так как холод может вызвать раздражение полости рта, гортани и пищеварительных органов и недомогание печени. Теплая вода 14–15° перестаёт освежать [2]. 2. Вкус и запах Чистая вода безвкусная и не имеет запаха; вкус и запах происходят от растворенных или взвешенных примесей к воде. Большинство минеральных солей, сахар и т. п. придают воде вкус, не вызывая запаха, как растворенные газы и масла действуют больше на обоняние, чем на вкус.

2 Физика «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Растворимость газа в водах различна, и повышение температуры уменьшается; образует водород с постоянной рас- творимостью при температуре 0° − 20 ℃. Таблица 1. Коэффициенты растворимости некоторых газов при давлении 760 мм.рт.ст. Название га- Коэффициент растворимости при давлении 760 Удельный вес Вес 1 м3 при 0℃ зов. мм. рт. ст. при 0℃ (по и давлении 760 отношению Воздух ������������ = 0℃ ������������ = 10℃ ������������ = 20℃ к воздуху). мм. рт. ст. Кислород Водород 0,025 0,020 0,017 1 1,2932 гр. 0,041 0,032 0,028 1,1050 1,43 Азот 0,019 0,019 0,019 0,06929 0,0895 Углекислый 0,020 0,010 0,014 0,9714 1,256 газ 1,80 1,18 0,90 1,529 1,977 Окись углеро- 0,032 0,026 0,023 0,908 1,254 да Болотный газ 0,054 0,044 0,035 0,558 0,716 Сероводород 4,37 3,59 2,90 1,171 1,523 1,049 0,812 0,654 0,597 0,761 Аммиак 3,00 2,58 2,16 2,47 3,81 Хлор Рис. 1. Растворимость твердых веществ в жидкостях На вкус и цвет сильно влияют методы получения воды: — при реакциях 2������������������������2������������������������2 → 2������������������������2������������������������ + ������������������������2 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3 + ������������������������������������������������3������������������������������������������������������������������������������������������������ → ������������������������������������������������3������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ + ������������������������2������������������������ + ������������������������������������������������2 2������������������������������������������������3������������������������������������������������������������������������������������������������ + ������������������������������������������������������������������������������������������������3 → ������������������������������������������������(������������������������������������������������3������������������������������������������������������������������������)2 + ������������������������2������������������������ + ������������������������������������������������2 — при реакциях нейтрализации ������������������������2���������������������������������������������4��� + 2������������������������������������������������������������������������ → ������������������������2���������������������������������������������4��� + 2������������������������2������������������������ ������������������������������������������������������������������������3 + ������������������������������������������������4������������������������������������������������ → ������������������������������������������������4������������������������������������������������3 + ������������������������2������������������������ 2������������������������������������������������3������������������������������������������������������������������������������������������������ + ������������������������������������������������(������������������������������������������������)2 → ������������������������������������������������(������������������������������������������������3������������������������������������������������������������������������)2 + 2������������������������2������������������������ + — при восстановлении водородом оксида металла ������������������������������������������������������������������������ + ������������������������2 → ������������������������������������������������ + ������������������������2������������������������

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Physics 3 При воздействии высоких температур, электролизе [1], радиационном излучении вода распадается на молекуляр- ный кислород и водород. Данный факт был установлен в 1902 году [2] Фридрихом Гизелем в эксперименте с водным раствором бромидом радия [13]: 2������������������������2������������������������ → 2������������������������2 + ������������������������2 3. Законы растворимости газов 1) При одинаковой температуре растворимость увеличивается прямо пропорционально давлению; 2) При соприкосновении смеси газа с жидкостью каждый газ растворяется в ней, если бы он занимал весь объем всей смеси газов. Нередко запах вызывают присутствие в воде живых или мертвых микроорганизмов, главный образом, водорослей, которые особенно сильно развиваются в озёрах и прудах. Живые микроорганизмы вызывают ароматические запахи, схожие с запахом герани (Asterionella) или фиалки (Mallomonas), другие вызывают запах травы (Anabaena, Melosira и т. д.) или рыбы (Chloro phycea). После смерти микроорганизмы разлагаются и придают вое запах сероводорода и углеводорода [7]. Еще не до конца определено, вредно ли для здоровья вода с таким запахом, и даже с самими микроорганизмами. По-видимому, они безвредны для здорового человека, но могут повредить кишечник. На практике для выяснения отсутствия запаха берут 0,5 л воды и нагревают до 40–50°С. Если вода содержит сероводород, заглушающий другие пахучие газы, прибавляют к воде раствор сернокислой ме- ди, которая со свободным (освобожденными при нагревании раствора) сероводородом образуют сернистую медь и освобождают воду от этого газа; затем повторяют нагревание для определения других пахучих газов. Для характеристики силы запаха нет научных приёмов и выражений, и приходится определять запах как «слабый», «заметный», «сильный» и т. п., то есть по субъективным параметрам. А. Герардин предложил. определять запах, вызы- ваемый в воздухе органическими примесями, посредством перекиси марганца и установил понятие «озометрического градуса». Озометрический градус — это количество кристаллической щавелевой кислоты, которая производит на пе- рекись марганца такое действие, как органическое вещество, содержащее 1 грамм воздуха [8]. 4. Вкус Вкусовые ощущения делятся на четыре группы: сладкий вкус, соленый, кислый и горький. Человеческий язык не чувствителен, и большинство преобладающих водных солей вкуснее только при вкусе не более 0,5–1 гр. на 1 литр; ис- ключение составляет соли железа и меди, которая придает металлический привкус при 0,05–0,06 гр. на литр. Органи- ческие вещества действует исключительно на обаяние, а не на вкус. Нам кажется, что вода имеет «приятный» вкус, когда она производит на нас освежающее действие, которое зависит от температуры воды и от количества растворенных в ней воздуха и углекислоты. 5. Цвет, прозрачность и мутность Характерная особенность воды, независимо от количества находящихся в ней веществ; мутность («turbidity»), т. е. сильно загрязненная мелкими частицами; наконец прозрачность воды, которая является результатом двух предыду- щих свойств и объясняется водопроницаемостью воды. Цвет. Химически чистая вода отличается небольшой глубиной и имеет голубоватый цвет, а при глубине в несколько метров зеленоватую окраску. Все остальные цвета происходят от растворенных в воде веществ. Вещества эти по большей части бывают расти- тельного происхождения и происходят от листьев, мха, травы, которые придают поверхностным водам желтоватую окраску. Окраска грунтовых вод зависит от растворенных в ней соединений железа, образовавшихся вследствие недостатка кислорода; при соприкосновении с воздухом, эти соединения, окисляясь, переходят в нерастворимые и осаждаются. Для определения относительной степени окраски воды ее сравнивают с дистиллированной водой. Для этого берут два одинаковых цилиндрических сосуда из чистого бесцветного стекла, диаметром 20–30 мм, и длиною 30–40 см, и наполняют один в исследуемую, а другой в дистиллированную воду, и затем смотрят через цилиндры на подложен- ную под дно белую бумагу. Приборы для определения окраски воды называются колориметрами. Мутность. Вода не всегда содержит одинаковое количество взвешенных веществ. В поверхностных водах она уве- личивается весною во время таяния снегов, когда стекающие воды увлекают землистые частицы с поверхности земли. Однако, не всякая взвешенная частица мутит воду; так, бактерии даже в значительном количестве не вызывают мутно- сти, вследствие ничтожных размеров. Чтобы вызвать мутность воды, взвешенные частицы должны быть достаточно крупными и находится в достаточном количестве. Органические взвешенные частицы попадаются практически в озерах и искусственных резервуарах, вследствие разложения водорослей и мелких организмов. Степень мутности воды характеризуется или количеством взвешенных частиц в единицу объема воды, или же про- зрачностью воды.

4 Физика «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Для определения прозрачности используют приборы, подобные колориметру, или же наливают в цилиндр, про- зрачного стекла столб исследуемой воды высотой 70 см и под дно помещают белую пластинку с напечатанными на ней цифрами различного размера (шкала Хиллера); наименьшая из видимых цифр дает степень прозрачности исследуемой воды. В настоящее время чаще определяют степень прозрачности воды глубиною, до которой видна погруженная в воду платиновая проволока, диаметром 1 мм. Для выражения мутности воды в градусах, за образец принимают воду, со- держащую 100 мгр. аморфного кремния. В таком количестве платиновая проволока видна до глубины 100 мм, причем глаз наблюдателя находится на 1,2 м над проволокой. Мутность такого образца принимают за 100 градусов. Для оцен- ки воды, более мутной чем образец, ее разбавляют дистиллированной водой до ступени мутности образца, и определяют отношение объема разбавленной воды к первоначальному объему мутной воды. Для оценки менее мут- ной воды наоборот разбавляют образец [9]. 6. Физическое качество воды для здоровья Без сомнения, желательно, чтобы питьевая вода была надлежащей температуры (7 − 12 ℃), без вкуса и без запаха и совершенно прозрачна [10]. Однако, вода, не обладающая теми или иными из этих качеств, далеко не всегда вредна для здоровья. В каждом отдельном случае необходимо выяснить причину того или из физических недостатков воды, и уже в зависимости от этой причины говорит вредна ли вода и необходимо ли с точки зрения гигиены, устранение найденных недостатков. Как мы уже указывали, вода, содержащая много железа, по соприкосновению с воздухом ста- новится мутной, вследствие окисления растворенных в ней солей железа и перехода их в нерастворимые соединения, выпадающие из воды и дающую мутность; однако такая вода совершенно безвредна для здоровья. Напротив, иногда вода, на вид безукоризненно чистая, содержит много бактерий и опасна для здоровья. Однако, несмотря на все физические свойства, человек чувствует инстинктивно недоверие и даже отвращение к воде, не обладающей физической чистотой — мутной, пахучей и т. п. Если имеется возможность выбирать между водою, неприятную на вид, хотя и совершенно безвредной, и водою чистою по виду, хотя и содержащей бактерии, — человек почти всегда предпочтет вторую. Поэтому при очистке воды всегда приходится заботиться об улучшении внешних физических свойств воды. Заключение XXI век считается информационным. С одной стороны человечество шагнуло сильно вперед, открыты все просто- ры для долгого и счастливого существования человечества. Но с другой — экологические вопросы в связи с этим ушли на первый план. Одна из этих проблем — это проблема качества воды, которая необходима для существования всего живого на нашей планете. Вода в природе практически никогда не бывает абсолютно чистой, в ней всегда присутству- ют примеси растворенных веществ. Вода, являясь хорошим растворителем, содержит большое количество органиче- ских и неорганических химических веществ, которые могут нанести огромный вред нашему организму [1]. Наличие микроорганизмов в воде говорит нам о рисках заполучить заболевания от бактерий, вирусов, грибов. При поступле- нии в наш организм вместе с питьевой водой они вызывают необратимые процессы. В связи с этим человечество раз- работало существенное количество методов очистки воды [2]. Поэтому данная тема является и будет являться акту- альной. Ведь она касается нашего с вами здоровья. Литература: 1. Виктор Семенович Архипкин. Океанология. Физические свойства морской воды 2-е изд., испр. и доп. Учебное пособие для академического бакалавриата / Виктор Семенович Архипкин. — М.: Юрайт, 2017. — 174 c. 2. Батмангхелидж Вода для здоровья / Батмангхелидж, Фирейдон. — М.: Попурри, 2018. 486–544 c. 3. Кондратов, А. М. Века и воды / А. М. Кондратов. — М.: Детская литература, 2016. — 208 c. 4. Анатолий Невзоров. Микрофизика холодных облаков: феномен жидкой фазы.  — М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. — 80 с. 5. Леонид Якушин. Аспекты кинетической картины мира. — М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2015. — 76 с. 6. Глейк, П. Х. Пиковая вода / П. Х. Глейк, М. Паланиаппан, // Труды Национальной академии наук. — 2010. 7. Пресс-релиз Организации Объединенных Наций POP/952 (13 марта 2007 года). Население мира увеличится на 2,5 миллиарда человек к 2050 году. 8. Betterton, C. Introduction to Structured Water with Clayton Nolte / C. Betterton. — Ultimate Destiny Network, 2011. — p. 5–7. 9. Аткинс, П. В. Физическая химия Аткинса / П. В. Аткинс, Дж. де Паула, Дж. Кеелер. — Оксфорд, 2018. 10. Centre for Affordable Water and Sanitation Technology, Biosand Filter Manual: Design, Construction, & Installation. — 2007.

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Information technologies 5 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Подход к организации работы университетской системы видеонаблюдения Смайлова Дамеля Бауыржановна, студент; Кульмамиров Серик Алгожаевич, кандидат технических наук, и. о. доцента Казахский национальный университет имени аль-Фараби (г. Алматы) В статье рассмотрены новые подходы и изложены требования по использованию существующих функционалов ра- боты университетской системы видеонаблюдения с целью организации и управления бизнес-процессами на территории типового университета. Ключевые слова: СКУД, система видеонаблюдения, учебный процесс, система управления, бизнес-процесс. Видеонаблюдение с  целью организации доступа обу- тегрированной системы безопасности универси- чающихся на территорию университета является со- тета (рисунок 1). Она позволяет значительно повысить вокупной системой программно-технических средств эффективность контроля для предотвращения несанкци- и однозначно сформированной системы управления дви- онированного доступа посторонних на территорию уни- жением обучающихся и персонала университета, а также верситета. Для быстрого и  беспрепятственного прохода временем их нахождения на территории его объектов. Ос- персонала в проходной устанавливаются электромехани- новными местами для установки системы контроля до- ческие турникеты. Обучающиеся и сотрудники проходят ступа в  университетах являются проходные, учебные через турникет, предъявляя считывателю карту доступа, аудитории и  лаборатории, исследовательские офисы, по- что позволяет исключить влияние человеческого фактора мещения особого назначения и  пункты въезда и  выезда при проверке пропусков и регистрации опозданий обуча- автотранспорта на стоянки университета. ющихся на занятия и ППС факультетов на работу, прак- тически сводя к нулю возможность ошибок и злоупотре- Такая система контроля учета доступа (СКУД) может блений. быть автономной или же одной из составляющих ин- Рис. 1. Функциональная схема СКУД мониторинга и диспетчеризации учебного процесса

6 Информационные технологии «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Защита от передачи пропуска другому лицу реализу- боты каждого сотрудника факультета. Модуль выдачи про- ется следующим образом: система не позволит дважды пусков позволяет оформить карту доступа в виде пропуска: войти на предприятие по одному пропуску без совер- с  фотографией, ФИО, должностью, названием подразде- шения выхода. Система контроля доступа постоянно обе- ления. Сотрудникам и посетителям могут задаваться инди- спечивает контроль за порядком на объекте. видуальные права доступа на объект или в помещения. Отчеты об опоздавших, не вышедших на работу или Доступ может разграничиваться (рисунок 2): ушедших с работы раньше времени могут формироваться — по времени  — каждому сотруднику задается инди- как ежедневно, так и за любой промежуток времени. Про- видуальный временной график доступа на объект, при граммный модуль учета рабочего времени обеспечивает этом система поддерживает многосменные и скользящие автоматизированный учет рабочего времени при органи- графики работы; зации многосменных и скользящих графиков любой слож- — по статусу — для каждого сотрудника можно опре- ности, автоматически формирует табель установленной делить помещения, в  которые он имеет право входа формы, в  соответствии с  индивидуальным графиком ра- и право постановки/снятия помещения на охрану. Рис. 2. Пути программного ограничения доступа в помещение при отсутствии ответственного лица Для посетителей и  временных сотрудников в  системе — установление мест, подлежащих блокированию предусмотрены разовые и временные пропуска. Пропуск и контролю доступа обучающихся; с  закончившимся сроком действия автоматически запре- щается в  системе. В системе предусмотрена многоуров- — определение требуемого класса системы контроля невая идентификация сотрудника: организация доступа доступа и  системы видеонаблюдения со стороны МОН при условии «карта + набор кода», с дополнительным вы- РК; борочным контролем охраной, а также генерация тревоги при проходе под принуждением. — разработка структуры сетей системы контроля до- ступа и видеонаблюдения, подбор необходимого оборудо- Таким образом, системы видеонаблюдения позволяют вания; осуществлять видеоконтроль за ситуацией на объекте. Системы видеонаблюдения дают уникальную возмож- — проектирование системы контроля доступа и виде- ность видеорегистрации происходящих событий, кон- онаблюдения и расчет затрат для реализации такого типа троля и записи на цифровые носители информации. проекта; Существуют стандартные системы видеонаблюдения — составление Правил мер безопасности при монтаже и  компьютерные системы видеонаблюдения. Последние приборов системы контроля и управления доступа. считаются наиболее актуальными и отличаются большой функциональностью в совокупности с простотой исполь- В источнике   [2] описан широкий круг вопросов, ко- зования. В  зависимости от типа объекта комплектация торые связаны с  организацией контрольно-пропуск- системы видеонаблюдения варьируется. Например, при ного режима на различных объектах и  применением си- установке системы видеонаблюдения могут использо- стем контроля и управления доступом (СКУД). Описаны ваться различные виды видеокамер. устройства идентификации (считыванием) различных типов; средства биометрической аутентификации лич- В статье поставлена реализация задачи разработки ности и  особенности их реализации и  различные виды и эксплуатации системы контроля доступа и видеонаблю- контроллеров, исполнительные устройства СКУД. При- дения типового университета. Для достижения постав- веден обзор различных вариантов реализации СКУД. ленной задачи рассматривались и  исследовались следу- Даны основные рекомендации по выбору средств и  си- ющие процессы: стем контроля доступа. — выявление действующих в университете систем без- В литературе   [3] рассматривалось место систем ох- опасности и анализ их функции; ранного телевидения в  общем комплексе систем безо- пасности. Рассматриваются основные характеристики видеооборудования систем охранного телевидения, во-

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Information technologies 7 просы стыковки отдельных устройств в  рамках видео- Системы видеонаблюдений в  университетском про- системы, даются рекомендации по практическому вы- странстве следует классифицировать на следующие бору тех или иных систем охранного телевидения. В группы (рисунок 3): книге   [5] рассматривается множество тем, связанных с  технической стороной CCTV. Это и  применение оп- — матричные варианты КМОП (СMOS)  — падение тики в  охранном телевидении, в  частности, ряд во- световых лучей приходится на матрицу, откуда преобра- просов и  практических советов, связанных с  исполь- зованный в электроимпульс «идёт» на транзисторы. Пик- зованием линз, общие характеристики телевизионных сельное изображение дает сразу полноценный аналог кар- систем, средства передачи данных. В источнике  [7] со- тинки; держится уникальный набор сведений о традиционном и новейшем оборудовании, принципах его работы и вы- — матричные устройства CCD (ПЗС) — импульсы по- бора для практического применения. Отдельное вни- следовательно передаются на матрицу и  транзисторный мание уделено планированию и  проектированию си- усилитель. Светочувствительность высокая, потому и ка- стем видеонаблюдения. Впервые поднимается тема по чество лучше, чем у  предыдущих вариантов видеофик- профессиональному использованию скрытого видеона- сации; блюдения. — по цветопередаче — цветные с ИК-фильтрами, чер- Рассмотрев все вышеизложенные источники инфор- но-белые, комбинированные, где имеет двухсенсорная мации, можно резюмировать, что установка надёжной технология с  поочередным переключением режимов (с СКУД в  университете в  наше время приобретает в  наше черно-белого на цветной, и, наоборот); время всё большую актуальность. В цели использования систем видеонаблюдения в  таких площадях, как универ- — тип съёмки — ночная, дневная (Easy Day/Night); ситет, входит создание специальных условий для безопас- — по виду объектива камер  — фиксированные (без ности пребывания обучающихся на территории учебного настроек), вариофокальные (фокусная настройка рас- заведения. стояния), трансфокальные (фокус меняется при помощи пульта ДУ); Основными причинами использования СКУД явля- — по типу использования сигналов — интерактивные ются: (с применением таких удаленных точек, как WiFi), беспро- водная либо проводниковая установка; — вероятное снижение уровня преподавания дисци- — варианты отслеживания  — открытая камера или плин; скрытая камера. Пункт контроля и  управления за системой оборуду- — своевременное устранение рисков ЧС; ется следующими конструкциями: камерами, серверами, — предотвращение появления на территории органи- компьютерами, дистанционными пультами, дополнитель- зации злоумышленников; ными функционалами (усилители, микрофоны, беспере- — предупреждение несчастного случая; бойники для электрозапитывания, цифровые преобразо- — выявление опозданий обучающихся. ватели), проводниковая сеть с изоляцией. Рис. 3. Классификация системы видеонаблюдения

8 Информационные технологии «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Рабочие места обучающегося, учебные аудитории — отдельно должно оборудовать контрольный пункт. и  внутренние помещения преподавателей должны быть Это может быть либо отдельное небольшое помещение, оптимально защищены от нежелательных случайностей, либо зона с  ограждением на площади больших про- преступлений подозрительными лицами и  прочих фак- странств; торов. А для этого требуется знать, как правильно все ор- ганизовать, чтобы система работала без сбоев и  давала — по чёткости должны соблюдаться стандарты ви- высокую производительность. деонаблюдения (HDCVI, 3 сигнала передачи на 1 ка- бель на расстоянии 500 м), HDTVI (кабель коаксиальный, Чтобы правильно установить приборы, следует учесть IP-камеры), AHD (тригибридность между витой парой ка- следующие рекомендации: белей и коаксиальным кабелем), NVR (NDVR, сетевые ви- деорегистраторы); 1) монтаж в таких помещениях, как детский зал, ком- ната или раздевалка, должен иметь направленность на — по формату сжатия сохраненных файлов с  запи- одно место, которое следует охватить обзором. Чаще всего санной информацией — MPEG4 и GIF. это входы/выходы, окна и другие зоны; По стандартному регламенту смет на 1 этаж доста- — территория университета должна быть оборудована точно поставить 2–3 камеры так, чтобы они обозревали СКУД в первую очередь; не только проходы, но и  лестницы, ниши, углы. Пульты управления на расстоянии могут также между собой от- — чтобы максимально исключить нежелательные пра- личаться. Бывают мобильные (переносные), а бывают ста- вонарушения посторонними лицами, камеры должны ох- ционарные. ватывать следующие объекты: вход внутрь, лестницы, ко- ридорные зоны, переходы, проходы; Чтобы правильно сделать выбор на системе видеона- блюдения, следует воспользоваться некоторыми советами, — все наружные агрегаты должны иметь высокий как правильно рассчитать, подобрать модели техники, как класс защиты от пыли и  влаги  — не меньше 52–68IP. будет всё это использоваться (рисунок 4). Вот основные Они должны монтироваться так, чтобы быть защищен- рекомендации по выбору: ными от внешних механических воздействий; Рис. 4. Вариант построения IP-видеонаблюдения в организации образования 1) предварительный расчет площадей, количества приходящий человек смог сразу набрать номер аудитории, точек для установки, потери электроэнергии позволит со- где будет проходить занятие, либо номер охранника, при- риентироваться на конкретную ценовую категорию обо- нимающего на контрольном пункте сигналы; рудования; 4) режимы работы камер следует знать заранее, 2) следует решить, какие видеокамеры жела- а  потом их сопоставить с  возможностями предлагаемых тельны  — беспроводные или проводные. От этого за- моделей; висит специфика монтажа; 5) для внешнего наблюдения подходят камеры по- 3) нужно учесть дополнительное оснащение тю- воротные, для внутреннего пространства  — купольные, нингом. Например, нужен ли будет видеодомофон, чтобы с установкой на потолке;

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Information technologies 9 6) учитывать следует также светочувствительность — 3) повышение безопасности, немедленное отслежи- не нужны установки с большой светочувствительностью на вание несчастных случаев, воспламенения предметов, улице в участках, где не требуется съемка в ночное время. иных ситуаций, которые могут перерасти в чрезвычайные; К вопросу о законности установок видеокамер наблю- 4) немедленное определение причин ссор, драк и кон- дения можно отметить, что это возможно легально сде- фликтных ситуаций обучающихся, установление вино- лать только тогда, когда все лица, пользующиеся охраня- вных; емой территорией, дадут свое письменное согласие. Они соглашаются коллективно на фиксацию их появления, 5) предоставление представителям госорганизации хранения полученной видеоинформации. возможности в  необходимых случаях изучать видеоза- писи с  целью анализа спорных ситуаций либо контроля Оснащать такими приборами могут также и  другие за успеваемостью; места, например: 6) обеспечение безопасности зоны, отведенной для — коридор, где постоянно перемещаются обучаю- университета; щиеся на перерыве от занятий; 7) убыстрение реакции на ситуации с  обучающи- — прилегающая уличная территория; мися, которые требуют подобного реагирования; — раздевалки возле спортивных залов; — иные помещения  — спортзал, актовый зал, сто- 8) охрана собственности обучающихся, имущества ловая и прочее. университета. В наши дни требуется не только гарантировать безо- пасность, но и сохранить информацию, которая может по- Благодаря СКУД можно оперативно выяснить, к  при- надобиться следствию при возбуждении уголовного дела меру, кто был виновен в краже личных вещей, таким об- по факту преступления или несчастного случая, данные, разом звать сотрудников правоохранительных органов которые помогут продемонстрировать, что присутству- для разбирательства не потребуется. Устройство системы ющие были невиновны. видеонаблюдения в университете подразумевает издание Помимо этого, в  положениях учебного процесса уни- приказа руководства соответствующего содержания. При верситета должно указываться дополнительные задачи, этом по данному профилю назначают ответственное лицо. которые СКУД сможет решить: Это лицо может знакомиться с архивом записей в порядке, 1) улучшение положения с  дисциплиной в  часы за- ограниченном доступа, предполагающего, что их смотрят нятий. Обучающиеся, которым известно, что за ними на- лишь только нужные работники госорганов. блюдают видеокамеры, прекратят делать вещи, не име- ющие отношения к  занятиям, они станут посвящать Таким образом, университетская система видеонаблю- больше внимания собственно учебе; дения будет безусловно эффективной, если она отвечает 2) улучшение качества работы преподавателя. Если требованиям стандартов и  законов и, если ее проект со- работник университета осознает, что обучающийся, ко- ставлен надлежащим образом. Этот механизм дает воз- торый будет на него жаловаться, сможет подтвердить можность сделать более эффективным пребывание в уни- свои высказывания видеозаписью, то он станет подходить верситете обучающихся, так и ППС. к своим рабочим функциям с большей ответственностью; Также дополнительно повышаются шансы на профи- лактику чрезвычайных ситуаций, а  также быстрой ре- акции на такие происшествия со стороны ответственных сотрудников. Литература: 1. Бекмагамбетов, М. М. Интеллектуальные транспортные системы в Республике Казахстан. — Алматы, 2013. — 408 с. 2. Скалозуб, В. В. Прикладной системный анализ интеллектуальных систем транспорта: пособие / В. В. Скалозуб, В. М. Ильман. — Д.: Изд-во Днепропетр. нац. ун-та ж.-д. трансп. им. акад. В. Лазаряна, 2013. — 221 с. 3. Кульмамиров, С. А., Есбергенова А. А. Создание системы управления бизнес-процессами транспортной инфра- структуры. — Таллин: Ежемесячный международный научный журнал «UnitedJournal», №  32 / 2019, 14 с. 4. Николаев, А. Б. Автоматизированные системы обработки информации и управления на автомобильном транс- порте. — М.: Академия, 2003. — 224 с. 5. Интеллектуальные транспортные системы железнодорожного транспорта (основы инновационных техно- логий): пособие / В. В. Скалозуб, В. П. Соловьев, И. В. Жуковицкий, К. В. Гончаров. — Д.: Изд-во Днепропетр. нац. ун-та ж.-д. трансп. им. акад. В. Лазаряна, 2013. — 207 с. 6. Кульмамиров, С. А., Есбергенова А. А. Современные тенденции построения интеллектуальных транспортных систем. — Таллин: Ежемесячный международный научный журнал «UnitedJournal», №  32 / 2019, 11 с. 7. Кабашкин,  И.  В.  Интеллектуальные транспортные системы: интеграция глобальных технологий будущего // Транспорт Российской Федерации. — 2010. — №  2 (27). — 34 c. 8. Ходжаев, У., Томас П. Система 1ТС5. Интеллектуально-интервальное управление движением / У. Ходжаев, П. Томас // Автоматика, связь, информатика. 2006. — №  8–489 c.

10 Информационные технологии «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. 9. Кульмамиров, С. А., Есбергенова А. А. Состояние развития интеллектуальных транспортных систем в Казах- стане. — Таллин: Ежемесячный международный научный журнал «UnitedJournal», №  32 / 2019, 14 с. 10. Горев, А. Э. Основы теории транспортных систем: учеб. пособие / А. Э. Горев. СПбГАСУ. — СПб.,2010. — 214 с. 11. Журнал о цифровом видеонаблюдении, IP-решениях, системах безопасности. №  3 2009 г. — 53 с. 12. http://www.libelium.com/products/smart-parking. 2010. Двухуровневая аутентификация с использованием голосового отпечатка Танбай Нурбол Мерекеулы, студент магистратуры Евразийский национальный университет имени Л. Н. Гумилева (г. Нур-Султан, Казахстан) Технология аутентификации по голосу в  настоящее время находит применение в  различных направлениях обще- ственной жизни. Одним из ярких примеров применения технологии является технология «Voice ID» компании HSBC в области финансов. Применение биометрии в целях упрощения получения банковских услуг обусловлено обеспечением информационной безопасности и ускорением процесса распознавания пользователей. Однако методы аутентификации по простому голосу не терпимы к  повторным атакам. С  этой целью разработан метод двухуровневой аутентифи- кации по голосу. Ключевые слова: двухуровневая голосовая аутентификация, конфиденциальность, информационная безопасность. Голосовая аутентификация  — метод динамической нении фразы, в  которой зарегистрирован пользователь. биометрической аутентификации, осуществляемый Независимая от текста аутентификация голоса основана с  использованием специфических характеристик чело- на использовании произвольных или случайных фраз во веческого голоса. Этот тип аутентификации позволяет время процесса регистрации и подтверждения. Поскольку подтвердить личность субъекта в  банковских системах, случайные фразы трудно предсказать, этот метод более смартфонах, голосовых помощниках и  других техноло- устойчив к спуфингу. гиях  [1]. Метод двухуровневой голосовой аутентификации ос- Метод аутентификации по голосу хорошо изучен и  в нован на уровнях идентификации субъекта и задания на настоящее время находит применение в  бизнес-целях. повторение для подтверждения личности субъекта. В ме- Например, компания HSBC в  области финансов вне- тоде осуществляются два процесса: регистрация и аутен- дрила технологию «Voice ID» в 2016 году. В  технологии тификация. объединены физические факторы (например, голосовой тракт, форма и размер рта) и поведенческие факторы (на- 1) Процесс регистрации. Прежде чем пользователь пример, скорость речи, произношение и  акцент), чтобы начнет работу с системой, потребуется зарегистрировать создать уникальную характеристику голоса. В компании свой голос в  системе. Процесс регистрации хранит мо- говорят, что технология не только упрощает процесс дель голоса пользователя в  базе данных, для этого поль- подтверждения личности, но и  предотвращает кражу зователю необходимо будет прочитать фразу, состоящую больших сумм денег. из случайных чисел. Характеристики голоса пользователя из записи голоса получает система автоматического рас- В 2019 году технология «Voice ID», по данным Между- познавания; народного банка HSBC, предотвратила кражу мошенни- ками 400 миллионов фунтов стерлингов (240 миллиардов 2) Процесс аутентификации. Процесс рассматри- тенге)  [2]. вается на двух уровнях (на рис. 1) со стороны пользова- теля и  сервера. На первом уровне пользователь ожидает Подтверждение личности субъекта с помощью голоса своей идентификации от системы, произнося командный эффективно только для живых существ. Что касается триггер («Ok Google», «Алиса» и т. д.). Если пользователь преимуществ этого типа аутентификации, то они  — гиб- не регистрируется в  системе, аутентификация заверша- кость и  возможность использования для защиты смарт- ется неудачей. Когда идентификация объекта успешно фонов, IoT-устройств и  голосовых помощников. Однако, завершена, пользователь переходит на проверку второго в отличие от других биометрических методов, существует уровня. уязвимость к спуфингу в голосовой аутентификации  [3]. Процесс аутентификации можно рассмотреть с  поль- В зависимости от ограничений, налагаемых на слово- зовательской и серверной стороны. С точки зрения поль- сочетания, различают два вида аутентификации по го- зователя процесс аутентификации состоит из двух дей- лосу: текстозависимый и текстонезависимый  [4]. Тексто- ствий: зависимая аутентификация голоса проста в  реализации, очень уязвима для спуфинга. Этот метод основан на срав- 1) Активировать процесс (голосового помощника или  т.  д.) через командный триггер. Сказать служебную

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Information technologies 11 Рис 1. Метод двухуровневой голосовой аутентификации команду (например, «оплатить коммунальную услугу зарегистрированному пользователю. Если нет, то система через карту 1»); предложит пользователю зарегистрировать в  системе и завершит процесс неудачей. 2) Выполнить задачу повторения, которая сформи- рована из случайных цифр. 2) Если идентификация пройдет успешно, серверная часть сгенерирует пользователю серию случайных чисел. Со стороны сервера процесс состоит из трех действий: Случайные числа являются задачей для пользователя 1) Система запускает голосового помощника, когда в методе аутентификации. получает команду запуска (командный триггер), и выдает ответ (т. е. звук), чтобы сообщить, что он работает. Пока 3) Серверная часть отправляет запись в систему про- пользователь произносит служебную команду, серверная верки диктора для идентификации пользователя. Система часть записывает его голос. Система проверки диктора проверяет, совпадает ли пользователь с  указанным поль- определит, соответствует ли голосовой отпечаток записи зователем на шаге 1. Литература: 1. Smallman, M. Why voice is getting stronger in financial services //Biometric Technology Today. — 2017. — Volume 2017, Issue 1. — C. 5–7 2. Vacca, J. R. Biometric technologies and verification systems. — Oxford OX2, 2007. 3. Abdullah, H., Garcia W., Peeters C., Traynor P., Butler K., Wilson J. Practical Hidden Voice Attacks against Speech and Speaker Recognition Systems. 2019. C. 1–15. 4. Путято, М. М., Макарян А. С. Исследование возможности совершенствования кибербезопасности инфраструк- туры интернета вещей на основе интеграции биометрических методов аутентификации. Информационные си- стемы и технологии в моделировании и управлении. Сборник трудов V Международной научно-практической конференции. 2020. с. 267–270.

12 Информационные технологии «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Этапы построения контроллера управления яркостью света Уали Сауле Канатбеккызы, студент; Кульмамиров Серик Алгожаевич, кандидат технических наук, и. о. доцента Казахский национальный университет имени аль-Фараби (г. Алматы, Казахстан) В статье обсуждаются возможности встроенных систем с контроллерами на современной цифровой платформе для решения задач управления освещения помещения светом. Особенностью применения таких систем является работа в реальном времени. Авторы статьи ставили себе единственную цель реализации процедур алгоритмизации и проек- тирования обсуждаемой системы по этапам, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая ком- плексными испытаниями вместе с выбранным контроллером. Ключевые слова: система регулирования освещением, интенсивность излучения света, спектр света. Внаше время на основе контроллеров можно создавать задача реализации проектирования системы по этапам, встроенные системы на цифровой платформе для ре- начиная от разработки алгоритма функционирования шения задач управления освещения помещения светом. и заканчивая комплексными испытаниями в составе про- Важной особенностью такого применения является ра- ектируемой системы контроллера   [1–2]. Сложившаяся бота в  реальном времени, т.  е. обеспечение реакции на к  настоящему времени известная методология проекти- внешние события в  течение определенного временного рования контроллеров может быть представлена так, как интервала. Перед разработчиком такой системы стоит показано на рисунке 1. Рис. 1. Основные этапы разработки контроллера Необходимо формулировать конкретные требо- управляемого освещением составляется функциональная вания к  используемому контроллеру с  точки зрения реа- спецификация, которая определяет функции, выполня- лизации определенной функции управления освещения емые контроллером для пользователя. Также нужно опи- площади помещения светом. Алгоритм таких требований сать форматы управляемых сигналов и  регистрируемых должен определить, что пользователь требует от контрол- данных, как на входе, так и на выходе системы управления, лера и  что разрабатываемая система управления с  кон- а также внешние условия, управляющие действиями кон- троллером должна делать. При проектировании системы троллера.

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Information technologies 13 Поэтому этап разработки алгоритма управления ярко- глубокая проработка алгоритма управления яркостью стью освещения является наиболее ответственным, по- освещения, оценка объема исполняемой программы скольку ошибки данного этапа обычно обнаруживаются и числа линий сопряжения с объектом на этапе выбора только при испытаниях законченной системы управления контроллера. Допущенные на данном этапе просчеты и приводят к необходимости дорогостоящей переработки могут впоследствии привести к  необходимости смены всего создаваемого устройства. Разработка алгоритма модели контроллера и  повторной разводки печатной обычно сводится к  выбору одного из нескольких воз- платы его макета. В  таких условиях целесообразно вы- можных вариантов алгоритмов, отличающихся соотно- полнять моделирование элементов системы с  исполь- шением объема программного обеспечения и аппаратных зованием программно-логической модели выбранного средств  [3–4]. контроллера. Максимальное использование аппаратных средств соз- На этапе разработки структуры контроллера окон- даваемой системы упрощает разработку и  обеспечивает чательно определяется состав имеющихся и  подле- высокое быстродействие используемого контроллера, но жащих разработке аппаратных модулей, протоколы об- сопровождается увеличением стоимости и потребляемой мена между модулями, типы разъемов  [7]. Выполняется мощности. При выборе типа контроллера должны учиты- предварительная проработка конструкции контроллера. ваться следующие характеристики  [5]: В  части программного обеспечения (ПО) определяются состав и  связи программных модулей, язык программи- — разрядность; рования. На этом же этапе осуществляется выбор средств — быстродействие; проектирования и отладки. — набор команд и способов адресации; — требования к  источнику питания и  потребляемая После разработки структуры аппаратных и  про- мощность в различных режимах; граммных средств, дальнейшую работу применения — объем ПЗУ программ и ОЗУ данных; контроллера можно распараллелить. Разработка аппа- — возможности расширения памяти программ ратных средств включает в себя разработку общей прин- и данных; ципиальной схемы, разводку топологии плат, монтаж — наличие периферийных устройств (таймеры, про- макета и  его автономную отладку. На этапе ввода прин- цессоры событий); ципиальной схемы и разработки топологии используются — возможность перепрограммирования в  составе метод и программа проектирования типа ACCEL EDA или устройства; OrCad. — наличие и надежность средств защиты внутренней информации; Содержание этапов разработки ПО, его трансляции — возможность поставки в различных вариантах кон- и  отладки на моделях существенно зависит от исполь- структивного исполнения; зуемых системных средств. В настоящее время ресурсы — стоимость в различных вариантах исполнения; 8-разрядных контроллеров достаточны для поддержки — наличие полной документации; программирования на языках высокого уровня  [8]. Это — наличие и доступность средств программирования позволяет использовать все преимущества структурного и отладки контроллера; программирования, разрабатывать программы с  ис- — количество и  доступность каналов поставки, воз- пользованием раздельно транслируемых модулей. Од- можность замены изделиями или деталями других фирм. новременно продолжают широко использоваться языки Список этот не является исчерпывающим, поскольку низкого уровня типа ассемблера, особенно при необ- специфика проектируемого устройства управляемой си- ходимости обеспечения контролируемых интервалов стемы может перенести акцент требований на другие па- времени. Задачи предварительной обработки данных раметры контроллера. Общеизвестно, что номенклатура часто требуют использования вычислений с  плава- выпускаемых в  настоящее время контроллеров исчисля- ющей точкой, трансцендентных функций. В  настоящее ется тысячами типов изделий различных фирм. время самым мощным средством разработки ПО для Современная стратегия модульного проектирования контроллеров являются интегрированные среды раз- системы управления освещением помещения на циф- работки  [10], имеющие в своем составе: менеджер про- ровой платформе обеспечивает потребителя разноо- ектов, текстовый редактор и  симулятор, а  также допу- бразием моделей контроллеров с  одним и  тем же про- скающие подключение компиляторов языков высокого цессорным ядром  [6]. Такое структурное разнообразие уровня Си++ или Phyton. Архитектура многих 8-раз- открывает перед разработчиком возможность выбора рядных контроллеров вследствие малого количества ре- оптимальной структуры контроллера, не имеющего сурсов, страничного распределения памяти, неудобной функциональной избыточности, что минимизирует сто- индексной адресации и архитектурных ограничений не имость комплектующих элементов проектируемой си- обеспечивает компилятору возможности генерировать стемы. эффективный код. Однако для реализации на практике возможности вы- бора оптимального контроллера необходима достаточно Для проверки и  отладки ПО используются про- граммные симуляторы, предоставляющие пользователю возможность выполнять разработанную программу

14 Информационные технологии «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. на программно-логической модели контроллера. Про- — внутрисхемные эмуляторы; граммные симуляторы распространяются бесплатно — платы развития (оценочные платы); и  сконфигурированы сразу на несколько контроллеров — мониторы отладки; одного семейства. Выбор конкретного типа контрол- — эмуляторы ПЗУ. лера среди моделей семейства обеспечивает соответ- Внутрисхемный эмулятор  — программно-аппаратное ствующая опция меню конфигурации симулятора. При средство, способное заменить эмулируемый МК в  ре- этом моделируется работа ЦП, всех портов ввода/вы- альной схеме. Внутрисхемный эмулятор  — это наиболее вода, прерываний и  другой периферии. Карта памяти мощное и  универсальное отладочное средство, которое моделируемого контроля загружается в симулятор авто- делает процесс функционирования отлаживаемого кон- матически, отладка ведется в символьных обозначениях троллера прозрачным, т.  е. легко контролируемым, про- регистров. извольно управляемым и  модифицируемым. Платы раз- вития (оценочные платы, Evaluation Boards), являются Загрузив программу в симулятор, пользователь имеет конструкторами для макетирования контроллеров и всей возможность запускать ее в пошаговом или непрерывном необходимой ему стандартной периферией. На этой плате режимах, задавать условные или безусловные точки оста- устанавливают схемы связи с  внешним компьютером. нова, контролировать и свободно модифицировать содер- Эмулятор ПЗУ  — программно-аппаратное средство, по- жимое ячеек памяти и регистров симулируемого контрол- зволяющее замещать ПЗУ на отлаживаемой плате, и под- лера. ставляющее вместо него ОЗУ, в которое может быть загру- жена программа с компьютера через один из стандартных Этап совместной отладки аппаратных и программных каналов связи. Это устройство позволяет пользователю средств в  реальном масштабе времени является самым избежать многократных циклов перепрограммирования трудоемким и требует использования инструментальных ПЗУ. средств отладки. К  числу основных инструментальных средств отладки относятся  [11]: Рис. 2. Общий вид контроллера ATMega 16L Рис. 3. Выводы контроллера ATMega 16L В последнее время появились модели интеллекту- троллера, и проверяется работа контроллера без эмуля- альных эмуляторов ПЗУ   [12], которые позволяют «за- тора. глядывать» внутрь структуры контроллера на плате пользователя. Этап совместной отладки аппаратных Для проектирования устройства автоматического ре- и  программных средств в  реальном масштабе времени гулирования освещения помещения следует выбрать не- завершается, когда аппаратура и  ПО совместно обе- дорогой, простой и  широко используемый контроллер спечивают выполнение всех шагов алгоритма работы тип ATMega 16L (рисунок 2). Корпорация ATMEL, осно- проектируемой системы. В  конце этапа отлаженная ванная в 1984, является признанным мировым лидером программа заносится программатором в  память кон- в  областях разработки, производства электронных ком- понентов.

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Information technologies 15 Рис. 4. Функциональная схема микроконтроллера ATMega 16L Отметим технические характеристики ATMega16 (ри- — модуль широтно-импульсной модуляции (ШИМ); сунок 3): — 8-разрядный высокопроизводительный AVR ми- кроконтроллер и RISC архитектура. — максимальная тактовая частота  — 16 МГц (8 МГц — 6 режимов пониженного потребления: Idle, Power- для ATMega16L) и команды выполняются за один такт; save, Power-down, Standby, Extended Standby и  снижения шумов ADC; — 32 8-битных рабочих регистра, 4 полноценных — 32 программируемые линии ввода/вывода и 40-вы- 8-битных порта ввода/вывода; водной корпус PDIP (TQFP); — напряжение питания — 2,7–5,5 В и тактовая частота — два 8-битных таймера/счетчика и один 16-битный; 0–8 МГц. — 10-разрядный АЦП и  внутренний тактовый гене- ратор на 1 МГц; — аналоговый компаратор и  интерфейсы SPI, I2C, TWI, RS-232, JTAG; Литература: 1. Ланцов, А. Качество искусственного освещения. www.e-audit.ru/light/quality.shtml. 2. Елена, Г. Экология человека, М.: Дрофа. www.libma.ru/nauchnaja_literatura_prochee/ yekologija_cheloveka/p2.php. 3. Прокофьев А, Туркин А., Яковлев А. Полупроводниковая светотехника. Журнал №  5. 2010. с. 60. 4. Control of artificial light for plantsii. automatic control of light intensity and spectral composition — TSuyoshl MATSUI, Hlroml EGUCHI, Yasuhlko SOEJIMA, and HAMAKOGA Biotron Institute, Kyushu University, Fukuoka, Japan (Received June 2, 1975). 5. Люминесцентная лампа — Материал из Википедии.

16 Информационные технологии «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. 6. Белый светодиод Материал из Википедии. 7. Datasheet SUPER FLUX LED LA M P, 4PIN LED — BL-FL760Rxx. 8. http://imed.narod.ru/el_mech/pwm.htm. 9. Завьялов, В. А. Методические основы теории автоматического управления: учебное пособие / В. А. Завьялов, К. Е. Горшков, И. В. Редин. — М.: МГСУ, 2009. — 75 с. 10. http://arx.novosibdom.ru/node/188. 11. СНиП 23–05–95. Естественное и искусственное освещение. 12. Справочная книга для проектирования электрического освещения. / Под ред. Г. Б. Кнорринга. — Л.: Энергия, 2016.

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 17 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Современные подходы к созданию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений Алпатова Наталья Николаевна, студент магистратуры; Трухачева Полина Игоревна, студент магистратуры; Лепехина Дарья Михайловна, студент; Лукьяница Сергей Валентинович, кандидат технических наук, доцент Волгоградский государственный технический университет В статье рассматриваются подходы к современным технологическим решениям для устройства гидроизоляции под- земных частей зданий, особое внимание уделено применению инъекционных технологий. Ключевые слова: гидроизоляция, технологи устройства гидроизоляции полимерных гидроизоляционных материалов инъекционная гидроизоляции. На сегодняшний день правительство РФ признает, питальном ремонте занимались ученые, научные труды что объем аварийного жилья в  России будет увели- которых стали основой для теоретической и методологи- чиваться на 2 млн м2 ежегодно. Действующая в  России ческой базы настоящего исследования: Афанасьев  А.  А., программа расселения аварийного жилого фонда пред- Волосюк Д. В., Грабовый П. Г., Король Е. А., Лапидус А.А, полагает расселение 10 млн м2 в  зданиях, которые были Ляпидевский Б. В., Ляпидевская О. Б., Олейник П. П., Со- признаны аварийными до 1 января 2017 года. Она рассчи- кова С. Д., Шрейбер К. А. и др. тана до 2024 года.  [1] Разработки методологических подходов, перечис- Ранее в 2005 году в  Жилищный кодекс РФ внесли из- ленных выше ученых, были положены в  основу повы- менения, которыми обязали собственников жилья шения эффективности технологии устройства гидро- многоквартирных домов самостоятельно проводить изоляционных систем для подземных частей зданий капитальный ремонт. Позже в  декабре 2012 года, допол- в  плотной городской застройке при строительных и  ре- нительно собственникам вменили в  обязанность прове- монтно-строительных работах в  зависимости от раз- дение капитального ремонта общего имущества, а именно личных условий.  [2, с. 5] кровли, лифтов, фасадов, инженерных коммуникаций и подвалов, с частичным софинансированием за счет вла- Известные и  применяемые ранее технологии устрой- стей федерального и регионального уровня. ства гидроизоляции для подземных частей здания, как-то оклеечная, окрасочная и обмазочная (рисунок 1–3) с при- На наш взгляд, проведение капитального ремонта, менением битумных мастик не отвечают требованиям в части защиты подземных частей зданий и сооружений от долговечности. Сооружения, где применены такие тех- неблагоприятного воздействия окружающей среды способ- нологии, не выдерживают более 5–10 лет эксплуатации. ствовало бы значительному снижению выше озвученных После этого времени из-за диффузии грунтовых вод начи- цифр. Связано это, в  первую очередь, с  состоянием фун- нает происходит разрушение фундаментов и  подземных даментов и подвальных помещений зданий и сооружений. частей зданий и сооружений. При использовании инновационных материалов и  техно- логий в  борьбе с  обводнением подземных частей зданий Разрабатываются новые виды и  модификации матери- и сооружений, отсутствием возможности фильтрации грун- алов для защиты подземных частей зданий и  сооружений товых и поверхностных вод, позволило бы значительно уве- от действия воды. Полимерные материалы обладают вы- личить срок службы зданий, построенных даже в довоенное сокими техническими и  эксплуатационными характери- время с проведение параллельно капитального ремонта ин- стиками, а также более удобны в приготовлении. При пра- женерных коммуникаций и других систем зданий. вильно выполненном производстве работ с использованием полимерных гидроизоляционных материалов существенно Вопросами совершенствования технологических про- увеличится срок эксплуатации сооружений, а также сокра- цессов как в строительстве, реконструкции, так и при ка- щаются затраты на эксплуатацию сооружения.  [2, с. 23]

18 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Рис. 1. Оклеечная гидроизоляция  [2] Рис. 2. Окрасочная гидроизоляция  [3]

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 19 Рис. 3. Обмазочная гидроизоляция  [4] Исследования, в  части применения полимерных ком- Технологии, разрабатываемые современными учеными, позиций, для устройства гидроизоляции только отчасти позволяют проводить работы по гидроизоляции даже позволяют усовершенствовать ранее применяемые техно- в условиях полного обводнения и фильтрации воды через логические решения. ограждающие конструкции. В первую очередь это связано с  возможными изме- Одной из таких перспективных технологий гидроизо- нениями в  конструкции самого здания, появление про- ляции, на наш взгляд, является применение технологий садочных трещин в  фундаментной и  подземной части инъекционной гидроизоляции, которая позволяет выпол- зданий, изгибов конструкций, возможных дефектов при- нять работы по гидроизоляции подземных частей зданий меняемых строительных материалов и изделий. и сооружений в сложных условиях или ответственных со- оружений, к  которым относят потолки подземных тор- Все это будет способствовать разрушению гидроизо- говых комплексов, паркингов, складских помещений ляции подземной части здания. Поэтому предпочтение и объектов гражданской обороны и МЧС. при устройстве подобного вида гидроизоляции необ- ходимо отдавать материалам способным к  самостоя- Кроме того, применение инъекционной гидроизо- тельному восстановлению, затягиванию появляющихся ляции позволяет проводить ремонт и поддержание в над- трещин и разрывов, а также эластичным материалам. лежащем состоянии автодорожные, и  железнодорожные тоннели; водопроводы большого диаметра; канализаци- При проектировании современных сооружений онно-насосные станции; кабельные, канализационные, в  крупных мегаполисах сегодня пытаются максимально водопроводные и  другие вводы в  подземном контуре задействовать подземное пространство паркинги, тон- зданий и сооружений конструкции метрополитена; маги- нели, метро, многоуровневые системы коммуникаци- стральные канализационные стоки; холодные и деформа- онных переходов связано с урбанизацией и уплотнением ционные швы зданий и сооружений. населения. Требования к  гидроизоляции таких соору- жений, срок эксплуатации которых предполагает многие Для инъекционной изоляции используются специ- десятки лет, очень высоки. альные материалы, различающиеся по своим свойствам, их можно разделить на группы: полиуретановые со- Надежная система гидроизоляции должна не только ставы, материалы на основе эпоксидных смол, микроце- предотвратить прорывы грунтовой воды в подземные поме- менты, акрилатные гели. Введение этих веществ в фунда- щения, но и предохранять конструкции и бетон подземных менты с помощью специального оборудования позволяет сооружений от систематического замачивания, так как это добиться устойчивой гидроизоляции и  отсекает возмож- может привести к  коррозии арматуры и  разрушению кон- ность фильтрации воды в подземной части здания. струкции. Отказ гидроизоляции вследствие неправильно примененных материалов или некачественного выполнения При устройстве инъекционной гидроизоляции всегда работ и  последующий ее ремонт, и  восстановление в  про- следует учитывать, что выбор необходимых материалов цессе эксплуатации подземного сооружения, несомненно, для производства работ должен базироваться на резуль- будет весьма затратным и технически сложным.  [2, с. 19] татах поэтапного многофакторного анализа и, в сущности,

20 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. является процессом поиска компромисса, основанного на — на полимерной основе. использовании достоверной технической информации, Сущность технологии инъекционной гидроизоляции требований и финансовых возможностей заказчика. заключается в  том, что через предварительно пробу- ренные в  изолируемой конструкции скважины нагне- В ходе разработки решений по устройству инъекци- тается рабочий состав, который после завершения онной гидроизоляции следует ориентироваться на совре- химической реакции превращается в  плотный и  водоне- менные материалы и  технологии, обеспечивающие при проницаемый барьер, препятствующий проникновению условии правильного выбора продление срока службы влаги. Рабочий состав заполняет все поры и  пустоты конструкции от 15 до 40 лет. в  примыкающем к  конструкциям грунтовом массиве, од- новременно устраняя дефекты в  самой конструкции, Инъекционная гидроизоляция включает в  себя мате- делая ее не только водонепроницаемой, но и  восстанав- риалы, закачиваемые в  строительную конструкцию под ливая ее целостность. (рисунок 4) давлением, следующего происхождения: — на минеральной основе; Рис. 4. Гидроизоляция бетона методом инъектирования  [6] Развитие отечественных водозащитных материалов ваний для специалистов в области гидроизоляции, где ис- и  технологий является актуальным предметом исследо- пользуются самые передовые технологии.  [2, с. 22] Литература: 1. Наталия Густова. Аварийное жилье в России / Густова Наталия. — Текст: электронный // РБК:  [сайт]. — URL: Аварийное жилье в  России Подробнее на РБК: https://realty.rbc.ru/news/620ccc169a7947f10b3c4b66 (дата обра- щения: 17.02.2022). 2. Смирнова, Н. В. Технология устройства инъекционной гидроизоляции из минеральных компонентов для экс- плуатируемых зданий: специальность 02.01.07 «Технология и организация строительства»: диссертация на со-

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 21 искание ученой степени кандидата технических наук / Смирнова Надежда Витальевна; НИУ МГСУ. — Москва, 2021. — 153 c. — Текст: непосредственный. 3. Гидроизоляция. — Текст: электронный //:  [сайт]. — URL:. https://yandex.ru/images/search?text=фото %20оклееч- ная&from=tabbar&pos=1&img_url=https %3A %2F %2Favatars.mds.yandex.net %2Fget-zen_doc %2F2359 90 %2Fpub _5d9cbd6678125e00afcd7bb7_5d9cbd9143fdc000ad771eaf %2Fscale_1200&rpt=simage (дата обращения: 17.02.2022). (дата обращения: 17.02.2022). 4. Окрасочная, гидроизоляция / гидроизоляция Окрасочная.  — Текст: электронный //:   [сайт].  — URL: https://yandex.ru/images/search?from= tabbar&text=фото  %20окрасочная  %20гидроизоляции&pos=17&img_ url=https %3A %2F %2Fnedvio.com %2Fwp-content %2Fuploads %2F2020 %2F12 %2Fglav-112.jpg&rpt=simage (дата обращения: 17.02.2022). 5. Работы по гидроизоляции фундамента.  — Текст: электронный //:   [сайт].  — URL: https://yandex.ru/images/ search?from=tabbar&text=фото  %20 обмазочной  %20гидроизоляции&pos=0&img_url=https  %3A  %2F  %2Fant- snab.ru %2Fimage %2Fcache %2Fcatalog %2Fimages %2Fproducts %2Fmastics %2Fhot %2Fmbk-g-75 %2Fmbk-g-75– 4-1000x75013.jpg&rpt=simage (дата обращения: 17.02.2022.) 6. Гидроизоляция бетона методом инъектирования.  — Текст: электронный //:   [сайт].  — URL: https:// yandex.ru/images/search?from =tabbar&text=инъекционная  %20гидроизоляция&pos=16&rpt=simage&img_ url=https  %3A  %2F  %2Fimages.ru.prom.st  %2F640362419_w640_h640_inektsionnaya-gidroizolyatsiya-indastro.jpg (дата обращения: 17.02.2022). Краткий исторический очерк создания и развития кабельных роботов, роботизированных и «умных» кранов Вьюгина Татьяна Петровна, президент; Лупанов Кирилл Владимирович, волонтер Национальная Ассоциация Квалифицированных Производителей (г. Москва) Рассмотрены технические решения с применением гибких звеньев от глубокой древности (лук, охотничий самолов, сверлильный снаряд, лучковый токарный станок) и их постепенное развитие до новых уровней, способствовавших соз- данию автоматов, поликанатных систем подъема и обслуживания, канатных дорог и кабельных кранов. Дальнейшее развитие материаловедения, создание стальных тросов приводит к широкому распространению данных технических решений и,  как следствие, к  появление в  конце 80-х годов XX века кабельных роботов, роботизированных и «умных» кранов. Ключевые слова: гибкие звенья, гибкие связи, кабельный робот, роботизированный кран, умный кран. Гибкие звенья и  связи (веревки, ремни, тросы (кабель Лук с  веревочной тетивой получил применение в  каче- в  англ. переводе) и  т.  п.) одними из первых на ряду стве ручного привода в орудиях для добычи огня трением с элементарными орудиями труда получили широкое при- и  сверлением, что в  свою очередь привело к  появлению менения в поначалу простых, а потом все более сложных первых сверлильных снарядов (прообразов сверлильных технических решения, создаваемых людьми. Применение станков) и в последствии к появлению первых токарных гибких звеньев стало развиваться наиболее широко с мо- станков. Особое место гибкие связи занимали в  органи- мента освоения людьми прядения и  ткачества, которые зации и  создании самоловных охотничьих орудий (ло- позволили создавать много разнообразных нитей и  ве- вушек), в  которых были заложены первые принципы ав- ревок   [1]. Согласно принятым положениям   [2] первое томатизированных механизмов (автоматов) и  поскольку применение гибкой связи было реализовано в качестве те- в  этих устройствах мог осуществляться захват веревкой тивы лука в эпоху мезолита 12–7 тыс. л. до н. э. с примене- добычи и  ее подъем, то и  первые принципы грузоподъ- нием веревок и нитей природного происхождения, а наи- емных устройств. На рис. 1 представлены примеры опи- более широкое распространение гибкие связи должны санных решений с гибкой связью  [2]. были получить в  следующую эпоху  — позднего неолита (3–4 тыс. л. до н. э.) с развитием прядения и ткачества. С появлением колеса и  как следствие созданием це- вочной (зубчатой) передачи, устройства с  гибкими свя- С началом применения веревок и  нитей стали появ- зями утратят свое значение, что может быть связано ляться и  другие орудия труда, например, каменные то- с  низкой надежностью гибких элементов того времени. поры, в  которых веревки соединяли камень и  рукоятку. Изготавливаемые из дерева цевочные передачи имели

22 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Рис. 1. Первое применение гибких связей: петроглифи Беломорья — сцена охоты с луками; охотничье самоловное орудие для сдавливания пушного зверя; сверлильный снаряд (реконструкция  [2]); лучковый токарный станок  [2] гораздо больший запас прочности, чем непропитанные Уникальной признана одна из работ Герона имеющая и невысокотехнологичные веревки и нити. Однако возни- название «Механика», которая сохранилась в переводе на кали задачи, в которых без применения гибкой связи было арабский язык. В «Механике» описаны простейшие ме- не обойтись. К  таким задачам относится, например, со- ханизмы: клин, рычаг, ворот, блок, винт и  механизм для здание автоматизированных устройств (автоматов) и  си- подъема груза. Этот механизм подъема называется «ба- стем устройств для театров и массовых представлений. рулк» и представляет собой редуктор, применяемый в ка- честве лебедки. Механизм имеет несколько зубчатых В связи с гибелью Александрийской библиотеки было колес с  ручным приводом и  позволяет поднимать груз утеряно большое количество работ первоисточников, массой до 2,5 т за счет приложения тягового усилия всего в  которых могла содержаться информация о  первых тех- 125 кг. Другой труд Герона под названием «Об автоматах» нических решениях по созданию самоходных и автомати- получил широкое распространение и известность в эпоху зированных устройств. Известно, что Александрийская Ренессанса. Не смотря на популярность этой работы, ори- библиотека представляла собой часть большого научного гинальные чертежи и  рисунки Герона не сохранились, центра в состав которого кроме библиотеки входил также имеются лишь описания автоматов и  принципа их ра- Александрийский Музей. В этом музей, предположительно боты. Интерес представляет с  позиции роли гибких зве- на рубеже 10–75 гг. до н. э. работал и преподавал широко ньев, например, мобильный кукольный театр. Такая кон- известный Герон Александрийский. Оригинальные труды струкция (рис. 2) за счет движения на колесах сообщает Герона не дошли до наших дней из-за пожара, погубив- линейное перемещения приводным нитям, соединенным шего Александрийскую библиотеку. Сохранились только с системой зубчатых колес, которые заставляют кукол тан- переписанные копии трудов Герона, созданные его учени- цевать, огонь разгораться, а вино литься рекой. Подводя ками и последователями. итог, можно констатировать, что первые технические ре-

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 23 шения по манипулированию, посредствам гибких связей тичного Египта и  кооперированных с  ним цивилизаций. объектами относятся к  автоматам, получившим распро- О подъемных механизмах (лебедках и т. п.) можно заклю- странение в  последние века до  н.  э. на территории ан- чить тоже самое. Рис. 2. Мобильный кукольный театр Герона Александрийского (реконструкция) Следующим этапом после освоения людьми гибкой гической и горной промышленности. Первое применение связи, создания механических лебедок и  автоматов (про- канатной дороги в  качестве городского транспорта было образов манипуляторов) стало масштабирование  — со- реализовано в США в городе Сан-Франциско в 1873 году. здание больших канатных систем. Первой системой та- кого типа является канатная дорога. Принято считать, Рис. 3. Первая канатная дорога Швейцария 1937 г  [3] что первые прообразы канатных дорог появились в Азии Появление стальных канатов способствовало не только и  Южной Америке во времена глубокой древности. Они применялись для доставки грузов в  районах с  сложным развитию канатных дорог, но и разработке новых методик ландшафтом, чаще всего для переправы через реки для до- подъема затонувших судов. Так в  одном из патентов   [4], ставки корзин с грузами: продуктов и строительных мате- зарегистрированных 1878 году предлагается реализовать риалов. Первая пассажирская канатная дорога была спро- подъем затонувшего судна посредствам системы парал- ектирована хорватским изобретателем Фаусто Веранцио в 1616 году. Широкое распространение этот вид транс- портных систем получает лишь после 1834 года в  связи с  разработкой технологии получения стальных канатов, которые могли обеспечить надежную и  длительную экс- плуатацию канатной дороги  [3]. Первые канатные дороги второй половины XIX века создавались как и  в Азии и  Южной Америки для пере- правы через реки, но не грузов, а людей. Второй задачей канатных дорог стало обслуживание сложных гидротех- нических сооружений, также расположенных на реках. Только с  развитием горнолыжного спорта канатные до- роги стали появляется повсеместно на горнолыжных ку- рортах с  начала XX века (рис. 3). Первой из таких дорог была построена на одном из Австрийских горнолыжных курортов. В  России с  конца XIX века канатные дороги применялись для транспортирования грузов в  металлур-

24 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. лельных канатов, управляемых особым образом (рис. 4). Уже ских решений не создавалось и  только в  конце 80-х годов в  данном решении просматривается модель современного XX века появились технические решения, направленные на кабельного робота для манипулирования грузами. Развитие совмещение функций обычных промышленных и портовых канатных дорого привело к созданию кабельных (канатных) кранов с  целью получения масштабной манипулятивной кранов, конструкция которых является фрагментом части системы с параллельными тросами, позволяющей не только канатной дороги. В последующие 60–70 лет новых техниче- перемещать груз, но и манипулировать им. Рис. 4. Схема подъема затонувшего судна к привилегии 1878 г.  [4] Впервые понятие механизма параллельной структуры где все моторы  — серводвигатели управляемые компью- с гибкими звеньями возникло в США в 1989 году и полу- тером  [5]. чило название «кран с контролируемыми тросами (Cable controlled crane)» и «кран робот (Robot Crane)», которые С увеличением размеров морских судов, становиться в  последствии преобразовались в  — Cable Robot (ка- актуальной задача перегрузки большого судна в открытом бельный робот). Решения на базе Cable Robot стали на- море. Такое судно не может зайти в порт, но может быть ходить широкое практическое применение в  области пе- разгружено плавучим краном в  непосредственной бли- ремещения грузов, людей и  моделировании движения зости от акватории порта. Для устранения влияния качки сложных объектов  [5]. на процесс перегрузки в  Федеральном университете Ри- о-де-Жанейро предложено монтировать крановую уста- На рисунке 5 показано решение, разработанное сотруд- новку непосредственно на платформу Стюарта. Сама же никами исследовательского центра прикладных техно- платформа Стюарта устанавливается на корпус плавучего логий (TECNALIA Research & Innovation). В центре были крана, находящаяся таким образом между корпусом и кра- разработаны CABLECRANE и  SmartCrane. Умный кран новой установкой платформа Стюарта выполняет своего может быть реализован на базе обычного двухбалочного рода роль демпфера, который реагирует на крены корпуса мостового или козловой кран с подъемником для людей, плавучего крана и стабилизирует крановую установку  [5]. Рис. 5. CableCrane — конструкция на базе двухбалочного мостового крана  [5]

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 25 Рис. 6. Модель на базе Cable Robot перегрузки судна в открытом море  [5] Рис. 7. а) Кантаный спредере  [6], б) кран-манипулятор  [7; 8]

26 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Другой подход к  проблеме морской перегрузки пред- Robot от других манипуляционных механизмов парал- ложен в  Национальном университете защитных техно- лельной структуры является допускаемая мобильность логия КНР (рис. 7). Манипулирование грузом проис- конструкции. Манипулятор может иметь мобильное ис- ходит за счет специального канатного спредера, который полнение (рис. 8). Решения такого типа могут находить устанавливается непосредственно на стрелу крана. Ана- применения, например, в  логистике или обслуживании логичные решения встречаются и  в нашей стране, на- объектов большой протяженности. Представленный на пример, для манипулирование грузами на опасных объ- рисунке 8 робот является частью системы строительства ектах (рис. 7). Характерным отличием концепции Cable и обслуживания солнечных электростанций  [6–9]. Рис. 8. Кабельный кран-манипулятор с тросовыми приводами для СЭС  [9] Манипуляционные механизмы параллельной струк- и для подъема грузов с больших глубин. В качестве испол- туры с гибкими звеньями могут работать в крайне агрес- нительных механизмов спредеров могут применяться ме- сивных средах, где зона поражения во много раз пре- ханизмы параллельной структуры  [10–15]. вышает геометрические размеры обычных роботов и манипуляторов, что обеспечивается присутствием в ра- Описанный кабельный кран-манипулятор с канатным бочей зоне только захвата и гибких звеньев бесконечной приводом для агрессивных сред (рис. 9) содержит пе- длины (рис. 10), приводы и  электронные компоненты редвижной кабельный кран, преимущественно выпол- могут находиться на значительном удалении от рабочей ненный на базе двух стреловых кранов, установленную на зоны. Такая концепция позволяет разработать манипуля- нем грузовую тележку, несущую механизм параллельной торы для работы внутри источника мощного ионизиру- структуры с четырьмя степенями свободы и гибкими зве- ющего излучения, эпицентров биологического заражения ньями (рис. 9) с  канатным приводом, имеющий управля- емый, преимущественно канатами привод захвата. Рис. 9. а) Кабельный кран-манипулятор для крайне агрессивных сред; б) механизм параллельной структуры с гибкими звеньями

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 27 Рис. 10. а) Кабельный манипулятор для обслуживание дамбы ГЭС; б) обследование основания ветрогенераторов Аналогично описанному кабельному крану-манипу- ским характеристикам этих частей манипуляторов. Не- лятору может быть спроектирован и  изготовлен под- достатком в  этом случае будет являться необходимость водный кабельный кран-манипулятор с  канатным при- учитывать внешние условия среды, особенно плотной, водом. Такая конструкция может найти применение для например, воды. Известны примеры (рис. 10), когда при обслуживания дамб ГЭС или решении более сложных проведении работ в  открытом море тросовый привод, задач при проведении работ в открытом море. Удаленное воспринимая колебания водной глади, заставлял опера- расположение приводов и  электронных компонентов торов вырабатывать особые модели управления таким позволяет отказаться от особых требований к  техниче- приводом. Рис. 11. Погружной преобразователь энергии волн с тросами  [9] Аналогичные технические решения могут применятся для дель (схему) развития таких решений (рис. 12), которая ремонта и обслуживания резервуаров и градирен всех типов отражает основные этапы становления данного класса электростанций и промышленных объектов. При строитель- технических систем. стве объектов ТЭК могут применятся строительные прин- теры на базе кабельных роботов и  манипуляторов. В 2019 Применение гибкого звена является одним из первых году сотрудниками Калифорнийского университета пред- технических решений, разработанных человеком. После- ложено техническое решение, названное: Погружной пре- дующее развитие это типа решений привело к появлению образователь энергии волн для работы на мелководье и глу- масштабных транспортных систем в Азии и Южной Аме- боководье   [9]. Такая 6-и координатная система позволяет рики и  к созданию вспомогательных устройств по до- преобразователю энергии улавливать максимальное количе- быванию огня и  прототипов сверлильного и  токарного ство энергии волн. Устройство имеет корпус амортизатора, станков, ловушек для животных. Особой вехой для ме- который прикреплен к  одному или нескольким демпфиру- ханизмов с  гибкими звеньями является создание в  по- ющим механизмам, гидравлический контур, который может следних веках до  н.  э. механизмов автоматов, в  которых создавать полезный механический крутящий момент, ме- гибкое звено выполняет важную функцию сложного про- ханизм восстановления, такой как пневматическая рессора странственного передающего движение элемента. и плавучую искусственную платформу для создания проти- водействующей силы реакции (рис. 11). Создание стальных канатов в  середине XIX века уве- личило развитие канатных дорог и появление кабельных Рассмотренная ретроспектива развития технических кранов наряду с  разработкой многоканатных систем решений с  гибкими звеньями позволяет предложить мо- подъема затонувших морских судов. Отвечая на новые вызовы времени: снижение участие человека в  манипу-

28 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Рис. 12. Концепция развития деталей и узлов кабельных роботов, роботизированных и «умных» кранов: 1 — гибкие связи; 2 — приводные системы; 3 — захваты и системы фиксации груза; 4 — системы канатов, манипулирующие грузом; 5 — системы канатов большой длины лировании грузов и  появлению высокоэффективных вития конструкции деталей и  узлов кабельных роботов, электронно-управляемых приводов в  конце 80-х годов роботизированных и «умных» кранов. Предложенная XX создаются первые кабельные роботы, роботизиро- концепция базируется на том, что зародившиеся в  глу- ванные и  умные краны, которые получают все большее бокой древности решения (лук, охотничий самолов, свер- применение в  различных отраслях промышленности лильный снаряд, лучковый токарный станок) с  посте- и  транспорта. В  качестве базовых научных методов рас- пенным развитием уровня техники и инженерной мысли чета таких технических решений могут быть применены привели к  созданию автоматов, поликанатных систем положения механики нити  [16–18]. подъема и  обслуживания, канатных дорог и  кабельных кранов. Дальнейшее развитие материаловедение, соз- Заключение дания стальных тросов приводит к  широкому распро- В результате проведенного анализа исторической ре- странению данных технических решений и как следствие троспективы развития узлов и  деталей для различных к  появление в  конце 80-х годов XX века кабельных ро- технических решений с  гибкими звеньями (кабелями, ботов, роботизированных и «умных» кранов. тросами) была разработана и предложена концепция раз- Литература: 1. Борисов, В. А. От ручного до антропоморфного прядения / История науки и техники. — 2010. — №  6. — с. 66–73. 2. Зворыкин,  А.  А.  История техники. Издательство социально-экономической литературы: Москва  — 1962.  — 772 с. 3. От шкур животных до высоких технологий. История канатных дорог / В журнале СБК (Спорт-Бизнес-Консал- тинг), Раздел новости/горнолыжный спорт/технологии — 2019.

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 29 4. Привилегия (Патент) иностранцу Прайзу Протеро, на усовершенствованный способ подъема затонувших судов / Записки Императорского Русского Технического Общества и Свод привилегий, выдаваемых по Департаменту торговли и мануфактур, 1878 год, Выпуск №  1–4, Санкт-Петербург, Типография экспедиции заготовления госу- дарственных бумаг. 5. Борисов, В. А. Глава 10. Разработка и исследование механизмов параллельной структуры с гибкими звеньями / В монографии «Механизмы перспективных робототехнических систем». М.: Техносфера, 2020. с. 265–295. 6. Wei Lv, Limin Tao, and Zhengnan Ji. Sliding Mode Control of Cable-Driven Redundancy Parallel Robot with 6 DOF Based on Cable-Length Sensor Feedback. Mathematical Problems in Engineering Volume 2017, Article ID 1928673, 21 p. 7. Патент РФ ПМ «Кран-манипулятор с автоматизированной системой управления для перемещения контейнеров с радиоактивными отходами» 111532 U1 МПК B66C 17/00, автор Красников Ю. В., опубл. 20.12.2011 Бюл. №  35. 8. Патент РФ ПМ «Кран-манипулятор электрогидравлический подвесной» 170716 U1 МПК B66C 17/00, автор Красников Ю. В., Стародубцев А. В., Степанов А. М., опубл. 04.05.2017 Бюл. №  13. 9. Борисов, В. А. Обзор применения механизмов параллельной структуры с тросовыми приводами в ТЭК / Мо- дернизация и инновационное развитие топливно-энергетического комплекса: Материалы международной на- учно-практической конференции. — Санкт-Петербург: НИЦ МС, 2021. — №  4. — с. 9–11. 10. Борисов, В. А., Глазунов В. А. Кинематический анализ пространственного механизма с четырьмя степенями сво- боды / Справочник. Инженерный журнал с приложением. — 2017. — №  7(244). — с. 8–11. 11. Глазунов, В. А., Борисов В. А. Разработка механизмов параллельной структуры с четырьмя степенями свободы и че- тырьмя кинематическими цепями / Проблемы машиностроения и надежности машин. — 2017. — №  5. — с. 3–12. 12. Патент на полезную модель 173465 Российская Федерация, МПК B25J 1/00. Пространственный механизм с че- тырьмя степенями свободы / Глазунов В. А., Борисов В. А.; Заявитель и патентообладатель ФГБУ науки ИМАШ имени А. А. Благонравова РАН. — №  2016139027; заявл. 04.10.16; опубл. 29.08.17, бюл. №  25. 13. Патент на полезную модель 196059 Российская Федерация, МПК B25J 1/00. Пространственный механизм с че- тырьмя степенями свободы / Глазунов В. А., Борисов В. А.; Заявитель и патентообладатель ФГБУ науки ИМАШ имени А. А. Благонравова РАН. — №  2019136996; заявл. 19.11.19; опубл. 14.02.20, бюл. №  5. 14. Борисов, В. А. Проектирование параметров гибкого звена из арамида / Естественные и технические науки. — 2020. — №  7(145). — с. 107–110. 15. Борисов, В. А. Исследование прочностных характеристик механизма параллельной структуры реализующего движение Шёнфлиса / Станкоинструмент. — 2021. — №  1(22). — с. 80–83. 16. Борисов, В. А. Андрей Петрович Минаков (1893–1954 гг.) и его роль в развитии текстильной науки / История науки и техники. — 2010. — №  7. — с. 26–32. 17. Борисов, В. А. Механика нити до 1941 года. Краткий исторический очерк / История науки и техники. — 2011. — №  3. — с. 2–10. 18. Борисов, В. А. От ручного до компактного прядения / История науки и техники. — 2008. — №  2. — с. 44–50. Трансформация систем учета энергоресурсов Курымов Алексей Сергеевич, студент магистратуры Дальневосточный государственный университет путей сообщения (г. Хабаровск) В статье рассматривается использование технологии передачи данных для устройств интернета вещей, что по- зволит перевести на новый уровень учет ресурсов в сфере коммунальных услуг, а также даст возможность подключить тысячи разнообразных датчиков с беспроводной передачей данных. Ключевые слова: LTE, MQTT, GPRS, NB-IOT, АСКУЭ Как устроены классические системы учета электроэ- редачи данных) либо напрямую. Трехуровневая схема, нергии на сегодняшний день, в  принципе, всем из- в  состав которой входит нижний уровень, состоящий из вестно. Это программные продукты основных лидеров электросчетчиков, средний уровень, включающий в  себя рынка, к которым относятся АСКУЭ «АльфаЦентр», ИИС УСПД, и  верхний уровень с  программным обеспечением, «Пирамида», программный комплекс «Энергосфера» и ряд постепенно уходит в прошлое. С развитием каналов связи их аналогов от АИИС (АСКУЭ) до «Меркурий-Энерго- все более становится популярной двухуровневая схема, учёт»; и других, которые опрашивают счетчики на нижнем то есть когда на верхнем уровне находится программный уровне, через контроллеры УСПД (устройств сбора и  пе- продукт, и  он напрямую опрашивает счетчики электро-

30 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. энергии. Каналы связи здесь, как правило, либо дозвон up (CSD) у него есть существенный плюс — он очень де- (dial-up), который является устаревшим каналом передачи шевый. С  развитием технологий передачи данных сто- данных по CSD, либо GPRS. Также существует PLC (по имость одного мегабайта снизилась. GPRS во много раз проводам сети)  [1] и передача по радиоканалу, но они, как дешевле, чем dial-up (CSD), но имеет ряд других недо- правило, используются в  последнюю очередь, так как ра- статков. Главный недостаток GPRS, по причине кото- ботают через средний уровень, подключаясь через УСПД. рого требуется смена этого канала связи сегодня,  — это У данных каналов связи есть ряд недостатков, в связи с чем то, что операторы связи постепенно сворачивают обо- они морально и технически все более устаревают. рудование канала GPRS, следовательно, он работает все хуже и  хуже. Большинству пользователей смартфонов У первого канала связи dial-up (CSD) есть недостатки. известно, что если сигнал связи показывает «Е» или «G» Это, во-первых, очень дорогой канал связи, поскольку вместо 4G или 3G, то в это время почти ничего не загру- он занимает голосовой трафик и  соответственно тари- жается. В плане сбора данных эти проблемы аналогичные, фицируется. Во-вторых, является очень ненадежным ка- и  с каждым годом ситуация только ухудшается, потому налом в плане стабильности работы, то есть если и полу- что операторы высвобождают ресурсы для более высоко- чается дозвониться с первого раза, то при выкачке данных скоростных каналов связи 4G, 5G, и соответственно GPRS со счетчика канал связи часто обрывается, и приходится страдает первую очередь. перезванивать и  постоянно переспрашивать данные. По- скольку dial-up (CSD) — это соединение «точка (сервер) — Проанализировав ряд лидеров рынка по производ- точка (модем)», то нужно обязательно звонить с сервера ству счетчиков электроэнергии, определили, что безус- на конкретный счетчик, на конкретный модем, работать ловными лидерами являются ОАО «Концерн Энерго- с ним, выкачивая данные, после завершать сеанс и перехо- мера»  [2] и ООО «НПК «Инкотекс» (рис. 1). дить к следующему. Для того, чтобы опросить 20–30 при- боров учета, нужно по очереди позвонить на все 20–30 Просмотрев технические решения компаний, можно электросчетчиков. Соответственно если счетчиков сотни, предложить следующее решение вместо установки допол- то сложность возрастает пропорционально. Это, наверное, нительного модема: так называемая «умная крышка». основные его недостатки, а плюсов у него мало: простота настройки, отсутствие сложных сервисов  — достаточно Примером может служить счетчик Меркурий-230 только конкретного номера связи, с которого скачиваются (рис. 2)  [3], где стандартную крышку и дополнительный данные прибора учета. Вторым плюсом можно назвать де- модем поменяли на «умную крышку», у  которой с  об- шевые модемы. ратной стороны стоит коммуникационное устройство. Получаем счетчик с «умной крышкой» — именно это ре- Второй канал связи, который до сих пор используется шение называется словом retrofit  — модернизация суще- в  качестве основного,  — это GPRS. По сравнению с  dial- ствующих счетчиков, в данном случае Меркурия-230. Каналы связи, предложенные в retrofit (рис. 3). Рис. 1. Производители электросчетчиков в России

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 31 Рис. 2. «Умная крышка» Рис. 3. Каналы связи

32 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. В обязательном порядке имеется канал Ethernet, по- Беспроводные каналы передачи данных  — LoRaWAN скольку он используется как для настройки, так и в ряде и  NB-IoT   [4]  — это некая альтернатива 3G, поскольку случаев как базовый канал передачи данных. Дальше мо- 3G все-таки изначально предназначался для передачи дификации: больших объемов данных, как и 4G — для больших объ- емов данных со смартфонов, с различных роутеров и т.д. 1. Ethernet и 3G, 4G LoRaWAN и  NB-IoT предназначены для промышленной 2. Ethernet и WI-FI телеметрической передачи данных, то есть не для смарт- 3. Ethernet и LoRaWAN фонов, а для различных датчиков устройств, в том числе 4. Ethernet и NB-IoT счетчиков электроэнергии, которые являются первым, Плюсом является то, что есть поддержка старых ка- самым главным примером в  сфере интернета вещей, т.к. налов связи (Dial-up (CSD) и  GPRS) и новых  — 3G, 4G, могут рассматриваться в качестве типового примера ин- TCP, UDP. тернета вещей — приборов, с которых требуется собрать По сравнению с  GPRS на сегодня самым высокоско- и передать определенные данные. ростным является канал 3G, а основными его плюсами яв- ляются высокая доступность и стабильность процесса пе- Преимуществами модернизации «умными крышками» редачи данных. являются: 1. Сохранение существующей системы АСКУЭ   [5] с  процессом замены только крышек приборов учета для использования современных каналов связи. 2. Сохранение имеющихся на объектах счетчиков электроэнергии, что удобно, например, в тех случаях, когда заменить счетчик проблематично не только с технической точки зрения, но и с организационной. Если прибор учета прописан во всех актах разграничения, договорах и  так далее, и  переоформление вызовет сложности, проще за- менить крышку и оставить счетчик. Также, если счетчик относительно недавно поменяли, межповерочный ин- тервал у современных счетчиков 16 лет, и чтобы не ждать еще десять лет, чтобы заменить прибор учета, достаточно поменять крышку. Рис. 4. Схема IoT-платформ

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 33 Схема IoT-платформ (рис. 4) выглядит таким образом, свой собственный протокол обмена данными, и  факти- что датчики и  счётчики передают данные через совре- чески система АСКУЭ верхнего уровня должна поддер- менные каналы связи в  каком-то определенном прото- живать все эти протоколы. В сфере интернета вещей для коле. Сейчас это проблема интернета вещей  — в  каком этого считаем разумным выбрать некий единый про- протоколе передавать данные, потому что если брать си- токол, по которому собираются данные. Таким прото- стему учета электроэнергии, то здесь, к сожалению, не су- колом может стать протокол MQTT. Для счетчиков элек- ществует какого-то единого протокола, по которому счет- троэнергии в  России создан протокол СПОДЭС, но для чики передают данные в системы учета АСКУЭ. Каждый его полноценной реализации он должен поддерживаться счетчик электроэнергии, каждый производитель имеют на всех уровнях АИИС КУЭ. Литература: 1. Технологии PLC от Инкотекс  [Электронный ресурс] — https://www.incotexcom.ru/technologies/plc 2. Назначение АСКУЭ Энергомера   [Электронный ресурс]  — http://www.energomera.ru/ru/products/askue/ appointment 3. Счетчик электрической энергии трехфазный статистический «Меркурий 230» Руководство по эксплуа- тации   [Электронный ресурс]  — https://www.incotexcom.ru/files/em/docs/merkuriy-230-avlg-411152–021- re-izm-8–2021–09–03.pdf 4. LoRaWAN и NB-IoT  [Электронный ресурс] — https://www.intelvision.ru/blog/nb-iot-lorawan 5. АСКУЭ автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии   [Электронный ресурс]  — https:// docplayer.com/33155383-Askue-avtomatizirovannaya-sistema-kommercheskogo-ucheta-elektroenergii.html Определение расчетных величин пожарного риска на территории производственных объектов Пушкин Дмитрий Владимирович, студент магистратуры; Файзирахманов Арслан Рустамович, студент магистратуры; Химин Сергей Александрович, студент магистратуры; Галенко Дмитрий Викторович, студент магистратуры Академия государственной противопожарной службы МЧС России (г. Москва) В статье авторы пытаются определить особенности методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Разработку управленческих решений в области пожарной безопасности требует усо- вершенствования не только использования данной методики, но также имеющегося международного опыта по обеспе- чению пожарной безопасности производственного объекта. Ключевые слова: пожарная безопасность, техносферная безопасность, пожарный риск, риск. Внастоящее время, при осуществлении своей повсед- тера необходимо разрабатывать все новые средства и ме- невной деятельности, человек все чаще и  чаще стал- ханизмы защиты. Наиболее очевидным, необходимым кивается с  опасностями, вызванными развитием на- и  востребованным направлением техносферной безо- учно-технического прогресса, потребность в  котором пасности следует выделить пожарную безопасность, так обусловлена ходом эволюции. Преобразование биосферы как с  потенциальной угрозой воздействия пожара и  его для растущих потребностей человечества является неотъ- опасных факторов человек сталкивается повседневно емлемой и необходимой частью его развития. Однако, при и повсеместно. этом, в  разы увеличивается количество рисков воздей- ствия на человека негативных факторов, обусловленных, Понятия, составляющие основу теории риска и  без- в  том числе, развитием транспорта, электроники и  тех- опасности подробно рассмотрены в  работах   [3, 4] под ники, внедрением опасных производств, строительством редакцией  Н.  Н.  Брушлинского. Для возможности обе- и введением в эксплуатацию сложных производственных спечения безопасности объекта защиты, необходимо объектов. противостоять угрожающим ему опасностям или пре- дотвращать эти опасности. Согласно определению, в  по- Для предотвращения возникающих рисков, а  также нятийно-терминологическом словаре «Гражданская ликвидации последствий происходящих аварий, пожаров, защита», изданного МЧС России в 2001  г. «опасность  — катастроф, чрезвычайных ситуаций различного харак- возможность нанесения вреда, имущественного (мате-

34 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. риального), физического или морального (духовного) — неисправность отопительных и  вентиляционных ущерба личности, обществу, государству»   [5]. В  свою систем (например, отопительных или нагревательных очередь, согласно  [3] «риск является количественной ха- приборов (батарей, котлов, печей), воздуховодов и т. п.). рактеристикой возможности реализации опасности кон- кретного вида». Заметим, что опасности могут харак- — взрыв, ставший следствием аварийной ситуации теризовать различные риски, оценивающие ее разные или утечки взрывоопасных, легковоспламеняющихся ве- стороны и параметры, например, с одной стороны — ча- ществ. стоту возникновения, с другой — характер и размеры по- следствий реализации опасности. — искрообразование в  ходе различных технологиче- ских процессов. В теории принятия решений, связанных с риском клю- чевую роль, играют модели ожидаемой полезности. Про- — несоблюдение персоналом или посетителями стейший вариант модели ожидаемой полезности заключа- правил и  требований пожарной безопасности, установ- ется в выборе альтернативных проектов на основе оценки ленных соответствующей инструкцией. и сравнения ожидаемой прибыли от этих проектов. Здесь возможны два принципиально различных подхода: объ- — умышленный поджог. ективный и субъективный. Нетрудно заметить, что причины возгорания на произ- водственных объектах часто связаны с человеческим фак- В рамках объективного подхода определяются цели, тором. Недооценка персоналом предприятия опасности формулируются соответствующие им принципы и  пред- пожара и  его последствий может возникать из-за необо- лагаются методы оценки проектов. Эти правила могут снованной убежденности, что риск возгорания крайне закрепляться в  соответствующих нормативах. Объек- мал, а также по причине снисходительного отношения ру- тивный подход применяют в  компьютерных системах ководства к  нарушениям установленных требований по- поддержки принятия решений. жарной безопасности и безнаказанности нарушителей. Для того, чтобы на предприятии не создавались ус- Субъективный подход состоит в  том, чтобы предло- ловия, способные привести к  возникновению крупного жить формальные процедуры, критерии, методики, ко- пожара, необходимо предусмотреть оптимальную си- торые дают результат аналогичный тому, к  которому стему пожаротушения. Кроме того, следует на посто- в  стандартных ситуациях приходит человек, принима- янной основе проводить весь комплекс мер, нацеленных ющий решения. Многочисленные социологические ис- на профилактику и оценку готовности объектов и персо- следования показали, что «субъективная» оценка насе- нала к возникновению пожароопасных ситуаций. лением вероятностей и  прибылей (убытков) различных В МЧС России утверждены 2 методики определения исходов может сильно отличается от «объективного» по- расчетных величин пожарных рисков: казателя. Появление субъективного подхода связано с ра- — Приказ МЧС РФ от 10 июля 2009  г. №   404 «Об ботой Д. Бернулли, выполненной в первой половине XVIII утверждении методики определения расчетных величин века. Бернулли предположил, что люди максимизируют не пожарного риска на производственных объектах»  [1]; денежный выигрыш, а ожидаемую полезность. — Приказ МЧС РФ от 30 июня 2009  г. №   382 «Об утверждении методики определения расчетных величин Как видно из статистических данных и  проведенного пожарного риска в  зданиях, сооружениях и  строениях анализа становится очевидно, что несмотря на стабильную различных классов функциональной пожарной опас- тенденцию к  снижению, пожары на объектах производ- ности»  [2]. ственного назначения продолжают нести огромную опас- Для производственных объектов рассмотрена мето- ность для жизни и здоровья людей, а также являются при- дика определения расчетных величин пожарных рисков чиной значительного материального ущерба даже при для производственных объектов, утвержденная при- небольших площадях возгораний. А значит, продолжение казом МЧС России №  404, так как в расчетах эта методика исследований в  направлении снижения последствий от учитывает, кроме пожарных рисков в зданиях, пожарные пожаров на подобного рода объектах не утратило своей риски на территориях производственных объектов, виды актуальности. горючих материалов и  технологические процессы. Если на объекте обращаются несколько разных материалов, Рассматривая причины возникновения пожаров на определен выбор расчета по вероятности возникновения производстве, следует помнить, что возгорание может пожара, статистической информации. Если статистиче- произойти вследствие как одной, так и совокупности сле- ская информация отсутствует, расчет проводится по наи- дующих причин: более опасному в  пожарном отношении материалу с  по- жароопасной характеристикой, влияющей на величину — неисправность электроаппаратуры и  коммуни- пожарного риска — массовой скоростью выгорания. При каций. Спектр подобных неисправностей очень широк: расчетах пожарных рисков на производственных объ- перегрузка проводов и обмоток электрических устройств, ектах не учитываются объекты непроизводственного на- короткое замыкание, искрение, электрическая дуга и т. п. значения, расположенные на производственной терри- тории  [1]. — неисправность производственного оборудования. — нарушение технологических процессов, которое может сопровождаться выбросом пыли и горючих газов.

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 35 Литература: 1. Приказ МЧС РФ от 10 июля 2009 г. №  404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожар- ного риска на производственных объектах». 2. Приказ МЧС РФ от 30 июня 2009 г. №  382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожар- ного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности». 3. Брушлинский, Н. Н., Глуховенко Ю. М., Коробко В. Б., Соколов С. В., Вагнер П., Лупанов С. А., Клепко Е. А. По- жарные риски. Выпуск 1. Основные понятия (под ред. Н. Н. Брушлинского). — Москва. — Национальная ака- демия наук пожарной безопасности. — 2004. — 47 с. 4. Брушлинский, Н. Н., Соколов С. В., Клепко Е. А. и др. Основы теории пожарных рисков и ее приложение: Мо- нография / Брушлинский Н. Н., Соколов С. В., Клепко Е. А., Белов В. А., Иванова О. В., Попков С. Ю. — М.: Ака- демия ГПС МЧС России, 2012.–192 с. 5. Гражданская защита: Понятийно-терминологический словарь / Под общ. ред. Ю. Л. Воробьева. — М.: Изд-во «Флайст», Инф.-изд. центр «Геополитика», 2001. — 240 с. Сравнение первичного и вторичного регулирования частоты в энергосистеме путем построения математических моделей в MATLAB Simulink Роецкая Дарья Юрьевна, студент магистратуры Дальневосточный государственный университет путей сообщения (г. Хабаровск) В статье рассмотрены два типа (первичное и  вторичное) регулирования частоты в  энергосистеме. С  помощью программного комплекса MATLAB Simulink были составлены математические модели изолированной энергосистемы. В первом случае при возникновении скачка нагрузки регулирование частоты выполняется только первичными регулято- рами, во втором случае наряду с первичным регулированием выполняется вторичное регулирование частоты. На полу- ченных осциллограммах можно наглядно увидеть различия первичного и вторичного регулирования. Ключевые слова: первичное регулирование частоты, вторичное регулирование частоты, изолированная система, ос- циллограмма частоты, небаланс в энергосистеме, MATLAB Simulink. По мере развития электроэнергетики и промышлен- частоты в объединенной энергосистеме и на каждой элек- ности стала очевидна необходимость объединения тростанции, работающей в энергосистеме отдельно. энергосистем на параллельную работу и  производство электроэнергии не отдельно вблизи каждого крупного Значительные отклонения частоты от номинальной потребителя, а на центральных электростанциях. Такой установленной в  данной энергосистеме могут привести способ производства электроэнергии имеет ряд неоспо- к  системной аварии, нарушению в  электроснабжении римых преимуществ, таких как более рациональное ис- большого числа потребителей. Отклонение частоты пользование энергетических ресурсов, поскольку объ- в  энергосистеме может привести к  выходу отдельных ге- единение в  единую энергосистему позволяет снизить нераторов из синхронизма и  развитию двухчастотного неравномерность загрузки электростанции в  течение и впоследствии многочастотного асинхронного режима. суток. Снижение затрат на присоединение промежу- точных потребителей происходит путем строительства Для предотвращения отклонения частоты в  энергоси- распредустройств и  подключения их к  уже существу- стеме свыше допустимых пределов в  электроэнергетике ющим линиям электропередач, что имеет значительно применяется частотное регулирование. Оно может быть меньшую стоимость, чем строительство отдельных элек- ручным (оперативным) или автоматическим. В  качестве тростанций вблизи новых крупных потребителей. По- автоматического регулирования на станциях применя- вышение надежности энергоснабжения потребителей ются регуляторы частоты вращения. Каждый генератор, происходит за счет резерва мощности на других элек- установленный на электростанции, должен быть оснащен тростанциях в  системе, при авариях на объектах гене- регулятором частоты вращения. Данный регулятор имеет рации. измерительный элемент, связанный с валом турбины, ре- агирующий на изменения частоты вращения турбины. Однако объединение энергосистем на параллельную При отклонении частоты вращения турбины данный ре- работу имеет также ряд сложностей. Одна из основных гулятор воздействует на регулирующие клапаны турбины, проблем  — это непрерывный контроль за показателями тем самым меняя объем рабочего тела (пара, воды и т. д.)

36 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. поступающего на лопатки турбины, что позволяет регу- госистеме под воздействием регуляторов частоты вра- лировать скорость вращения. щения — остановить процесс снижения или повышения частоты в энергосистеме после возникновения небаланса. Регулирование частоты подразделяется на первичное Задача вторичного регулирования  — вернуть значения и вторичное. частоты к уровню 50 Гц. Первичное регулирование — процесс изменения мощ- Ввиду сложности понимания процесса первичного ности электростанций под воздействием систем первич- и  вторичного регулирования составим математические ного регулирования, вызванный изменением частоты модели эквивалентного генератора и  введем изменяю- и направленный на уменьшение этого изменения. щуюся нагрузку. В первом случае генератор будет оснащен только первичным регулированием, во втором случае, на- Вторичное регулирование частоты  — процесс изме- ряду с  первичным регулированием, будет осуществлено нения активной мощности выделенной электростанции и вторичное регулирование. для компенсации возникшего небаланса мощности и вос- становления частоты. Моделирование тепловой энергосистемы без вторич- ного регулятора частоты. Таким образом задача первичного регулирования путем изменения величины загрузки генераторов в энер- Рис. 1. Модель тепловой энергосистемы в программе моделирования Simulink без вторичного регулятора частоты Рис. 2. Осциллограмма значения отклонения частоты энергосистемы без вторичного регулятора частоты

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 37 По данным осциллограммы видно, при возникновении составляет 0,17 Гц. Что обеспечивает нормальную работу небаланса мощности частота в  энергосистеме начинает энергосистемы. снижаться, однако, под действием первичных регуляторов прекращается снижение частоты, значение отклонения Моделирование тепловой энергосистемы в  программе моделирования Simulink с вторичным регулятором частоты. Рис. 3. Модель тепловой энергосистемы в программе моделирования Simulink с вторичным регулятором Рис. 4. Осциллограмма значения отклонения частоты энергосистемы с вторичным регулятором частоты По данным осциллограммы видно, что под воздей- госистемы, позволяет восстановить уровень частоты ствием вторичного регулятора по сравнению с  моделью в  энергосистеме при возникновении различных неба- без вторичного регулирования значение частоты устано- лансов и  поддерживать его на уровне 50±0,05 Гц в  соот- вилось на уровне 50 Гц. ветствии с  Постановлением от 13 августа 2018  г. №   937 Об утверждении правил технологического функциони- Таким образом совместное применение вторичного рования электроэнергетических систем для первой син- и  первичного регулирования частоты в  энергосистеме хронной зоны. обеспечивает повышение устойчивости работы энер- Литература: 1. Основные технические требования к параллельно работающим энергосистемам стран СНГ и Балтии. Правила и рекомендации по регулированию частоты и перетоков. М.: 2007

38 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. 2. Постановление от 3 августа 2018 г. №  630 Об утверждении требований к обеспечению надежности электроэнер- гетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Методические указания по устойчивости энергосистем». М.: 2018 3. Меркурьев, А. Г. Автоматическое регулирование частоты и активной мощности: Методические указания к лабо- раторной работе./ Меркурьев А. Г., Шаргин Ю. М. — Спб: РАО «ЕЭС России», ЦПК, 2000. — 30 с. Цифровизация строительной отрасли и городского хозяйства на основе экосистемы Тучкин Евгений Игоревич, студент магистратуры Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Слинько Егор Андреевич, студент Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого В статье предлагается модель цифровизации строительной отрасли и городского хозяйства на основе экосистемы. Ключевые слова: цифровизация, цифровой двойник, экосистема, строительство, умный город, интернет вещей. Городское хозяйство в  целом и  градостроительная от- тегрированы таким образом, что их функции и возмож- расль в  частности представляют собой сложную мно- ности могут быть легко объединены как друг с  другом, говекторную систему, создание единого цифрового так и с новыми системами. двойника которой в настоящее время является трудно ре- шаемой задачей. Концепция экосистемы обеспечивает создание и  под- держку виртуальных моделей объектов и  процессов ре- Основной движущей силой социально-экономиче- ального мира. ского развития на данном этапе становятся информаци- онные технологии. Инновационные способы сбора и ана- Подход цифровых двойников ориентируется на воз- лиза данных постепенно занимают место устоявшихся можность получения и  эффективной обработки потоков механизмов управления городом. данных, собираемых автоматически посредством рас- пределенных сенсорных систем «Интернета вещей»   [2] В отличие от статистических выборок, которые успе- (Internet of Things, IoT). вают устареть к моменту их анализа, «большие данные» могут обрабатываться в  режиме реального времени, Экосистема будет постепенно наполняться данными что повышает качество и  скорость принятия решений. реального города, собираемыми в  реальном времени из «Большие данные» в  области городского управления развернутой IoT-инфраструктуры и  городских информа- дополняют традиционные типы информации о  городе ционных систем. и  расширяют сферу их применения. Так, благодаря «большим данным» стал возможен мониторинг пове- Кроме того, независимо от текущего состояния, циф- денческих моделей и  анализ городского образа жизни ровые двойники позволят отвечать на вопросы вида на пересечении таких привычных категорий как насе- «что, если», помогая аналитикам понять, как город, осна- ление, экономическое развитие, застройка и  инфра- щенный интеллектуальными технологиями, будет функ- структура. ционировать в  тех или иных экономических, экологи- ческих и  социальных условиях, и  определить факторы, Цифровая революция и  повсеместное распростра- способствующие возможным сбоям. нение интернета породили новый феномен  — Data Driven City (Город, управляемый данными) и  близкий Экосистема или цифровой двойник города — это ком- ему термин — Smart City (Умный город)  [1]. Умный город плекс взаимосвязанных цифровых двойников, пред- можно определить, как стратегический подход к  инте- ставляющих определенные аспекты функционирования грации данных и цифровых технологий для обеспечения и  развития городской среды. Эти цифровые двойники устойчивости, благосостояния граждан и  экономиче- поддерживают возможности тонкой подстройки и  син- ского развития городской среды. Концепция Умного го- хронизации с  реальным состоянием городской инфра- рода определяет концепцию пространства, в  котором структуры посредством данных, поступающих из раз- ключевые компоненты городской инфраструктуры  — личных источников в режиме реального времени. окружающая среда, борьба с чрезвычайными ситуациями, градостроительные планы и капитальное строительство, Разработка и  внедрение Экосистемы возможно на управление дорожным движением и  энергетика  — ин- базе единой программно-аппаратной платформы, на ко- торой последовательно строятся цифровые двойники от- дельных элементов градостроительной деятельности, го- родской среды, энергетики. Одни цифровые двойники

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 39 используют данные, производимые другими цифровыми Типовыми приложениями предлагаемого решения, двойниками. с  учетом международного опыта, являются построение сложных информационных комплексов, где требуется ав- Важнейшими задачами обеспечения такого взаимодей- томатический обмен данными между разнородными ин- ствия, являются унификации процессов идентификации формационными системами для реализации комплексных цифровых двойников (цифровых объектов) и  процесса сервисов: получения данных цифровых двойников c  использова- нием механизмов защиты передаваемой информации. — системы идентификации, хранения и  обмена элек- тронными документами; Для решения этих задач была разработана серия международных протоколов и  рекомендаций, описыва- — системы управления и  мониторинга умной инфра- ющих архитектуру обмена данными цифровых объектов, структурой (умный город, градостроительная политика, определяющих правила формирования имен и  струк- транспортная инфраструктура, инженерная инфраструк- туру идентификаторов цифровых объектов, управление тура, критическая телекоммуникационная инфраструк- идентификаторами цифровых объектов, протоколы об- тура); мена данными цифровых объектов. В  основе решения лежит рекомендация Международного союза электро- — государственное управление и  предоставление го- связи ITU-T X.1255, описывающая Архитектуру Циф- сударственных услуг. ровых Объектов. (Digital Object Architecture, далее  — DOA)  [3]. Разработка концепции экосистемы предполагает про- ведение обследования государственных информаци- Важным преимуществом решений на основе архитек- онных систем и  ресурсов с  целью максимального ис- туры DOA являются: пользования (и, следовательно, ускорения разработки и внедрения экосистемы), автоматизирующих: градостро- — патентная чистота решения, включая протоколы ительную политику, капитальное строительство, город- взаимодействия; ское хозяйство, социальные платформы и сервисы. — открытое программное обеспечение без ограни- На основе результатов обследования целесообразна чений на модификацию; разработка концепции создании и внедрения Экосистемы одновременно с  планом по интеграции государственных — наличие российского сегмента глобальной системы информационных систем и  ресурсов, функционал ко- идентификации и  поддержки реестров цифровых объ- торых будет использоваться в Экосистеме, созданию еди- ектов, с  выделенным для Российской Федерации пре- ного хранилища данных цифровых двойников различных фиксом 77; объектов, к  которому будут обращаться все информаци- онные системы и сервисы. В конечном итоге комплекс пе- — возможность создания локальной (региональной, речисленных мероприятий позволит достичь необходи- отраслевой, ведомственной, корпоративной) системы ре- мого уровня цифровизации городской среды. естров, входящей в  российский сегмент системы иденти- фикации. Литература: 1. Приказ Минстроя России от 25.12.2020 №  866/пр «Об утверждении Концепции проекта цифровизации город- ского хозяйства «Умный город». 2. ISO/IEC 30162:2022 «Интернет вещей. Требования к совместимости устройств, сетей и систем промышленного Интернета вещей» (Internet of Things (IoT) — Compatibility requirements and model for devices within Industrial IoT systems), 2022. 3.   [ITU-T X.1255] Структура обнаружения информации по управлению определением идентичности. Рекомен- дация МСЭ-T Х.1255, 2013.

40 Технические науки «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. Основные сведения о регулировании частоты и обменной мощности в электроэнергетической системе Чеверда Виталий Леонидович, студент магистратуры Дальневосточный государственный университет путей сообщения (г. Хабаровск) В статье рассмотрены взаимосвязь частоты вращения генераторов от изменения нагрузки у потребителей и мощ- ности турбины в  электроэнергетической системе. Обоснована необходимость использования регуляторов частоты вращения турбин для мониторинга баланса мощностей. Рассмотрена схема системы автоматического регулирования (САР). Дан вывод об использовании регуляторов частоты и мощности в энергетической системе. Ключевые слова: частота вращения, синхронные зоны, регулятор частоты, отклонение частоты вращения, мощ- ность турбины, нагрузка, система автоматического регулирования, САР. Одним из качественных показателей электрической менение потребления электрической энергии будет про- энергии в  энергосистеме является частота. Ее изме- исходить за счет кинетической энергии агрегата. нение оказывает влияние как на большинство потреби- В дальнейшем отклонение частоты вращения генера- телей энергосистемы, так и на всю работу энергосистемы тора будет увеличиваться, вследствие чего изменятся на- в  целом. Согласно Правилам технологического функцио- грузки потребителей и мощность турбины. В уравнении 1 нирования электроэнергетических систем в  первой син- данное изменение учитывается использованием коэффи- хронной зоне Единой энергетической системы России циента демпфирования . С его помощью в новом устано- значения частоты, усредненные на 20-секундном интер- вившемся режиме отклонение частоты будет вале, должны находиться в  пределах 50±0,05 Гц с  допу- определяться выражением . стимым отклонением значений частоты в пределах 50±0,2 Для того, чтобы частота вращения генератора поддер- Гц восстановлением частоты до уровня 50±0,05 Гц за живалась на определенном уровне, необходимо соблюдать время, не превышающее 15 минут. Во второй синхронной баланс мощностей турбины и генератора (нагрузки). зоне Единой энергетической системы России, технологи- Данные утверждения справедливы как для агрегата, чески изолированных территориальных электроэнерге- работающего на изолированную нагрузку, так и  для не- тических системах, в  энергорайонах (энергоузлах), вре- скольких параллельно работающих на общую нагрузку менно выделенных на изолированную работу от первой агрегатов. синхронной зоны Единой энергетической системы России, Так как нагрузка в  системе постоянно изменяется, то а также в первой синхронной зоне Единой энергетической для того, чтобы частота вращения находилась в  допу- системы России при ее работе в вынужденном режиме: стимых пределах, необходимо изменять мощности, выра- — значения частоты, усредненные на 20-секундном батываемые турбинами, при этом не забывать сохранять временном интервале, должны находиться в пределах 50 ± баланс между вырабатываемой и  потребляемой мощно- 0,2 Гц не менее 95 процентов времени суток без выхода за стью. Для того, чтобы осуществлять постоянный монито- величину 50 ± 0,4 Гц; ринг за балансом мощностей, применяют автоматические — восстановление частоты до указанных значений регуляторы частоты вращения турбин (паровых, газовых должно обеспечиваться за время, не превышающее 72 ми- и гидравлических). нуты  [1]. Структурная схема системы автоматического регули- При изменении нагрузки на величину происходит рования (САР) представлена на рисунке 1: отклонение частоты вращения агрегата. Переходной про- САР состоит из измерительного, усилительного, ис- цесс представлен уравнением 1: полнительного элементов, обратной связи, и  непосред- (1) ственно агрегата (турбины). где постоянная времени; частота вращения; Измерительный элемент фиксирует все изменения ре- коэффициент демпфирования. гулируемой величины от заданного. При подаче на вход В начальный момент возмущения отклонение ча- измерительного элемента значения частоты вращения стоты вращения ротора агрегата , следовательно агрегата САР замыкается. Далее сигнал через усили- . При дальнейшем возрастании нагрузки тельный элемент поступает на вход исполнительного эле- возникает отрицательное ускорение и  вследствие этого мента, который воздействует непосредственно на регули- частота вращения агрегата будет уменьшаться. Для уве- рующий орган турбины и дает ему сигнал на увеличение, личения частоты вращения агрегата необходимо, чтобы либо уменьшение частоты вращения. Обратная связь не- мощность турбины превышала мощность нагрузки, т.  е. обходима для изменения параметров регулятора (коэффи- если , то . Можно сделать вывод, что если циентов усиления, постоянных времени и т. д.) и позволяет регулирующий орган турбины постоянно открыт, то из- преобразовать один вид элемента в другой. Обратная связь

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Technical Sciences 41 Рис. 1. Функциональная схема системы автоматического регулирования с объектом регулирования бывает жесткой (является безынерционным элементом) Заключение. На основании статьи можно сделать и гибкой (является дифференцирующим элементом). вывод, что использование регуляторов частоты и  мощ- ности позволяет поддерживать частоту и  баланс об- В энергосистеме, кроме сохранения баланса выраба- менной мощности в энергосистеме на нормальном уровне тываемой и потребляемой мощностей, необходимо также и  сохранять статическую и  динамическую устойчивость распределять нагрузки между отдельными агрегатами. энергосистемы. Данная задача решается с  помощью применения регуля- торов частоты и мощности. Литература: 1. Правила технологического функционирования электроэнергетических систем. (Утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 13 августа 2018 г. №  937) 2. Павлов, Г. М. Автоматика энергосистем. Спб: РАО «ЕЭС России», ЦПК, 2001 г.

42 Архитектура, дизайн и строительство «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. А РХИТЕКТУРА, ДИЗА ЙН И С ТР ОИТЕ ЛЬ С ТВ О Применение жидкого битума в дорожных конструкциях Надиф Ашраф, студент магистратуры Научный руководитель: Квитко Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Жидкие битумы в  современном дорожном строительстве применяются для создания покрытий автомобильных дорог и тротуаров нужного качества. Свойства битумов при их правильном сопоставлении с другими компонентами асфальтобетонной смеси позволяют создавать строительный материал нужных технологических параметров. Бы- строе развитие автомобильной отрасли в мире, продолжающиеся процессы индустриализации и нестабильные цены на строительное сырье обуславливают актуальность в  создании новых способов применения жидкого битума с  ори- ентацией на экологичное, рациональное и экономичное строительство. В статье рассматриваются технологические подходы к применению жидкого битума в строительстве дорожных конструкций, приводятся преимущества и недо- статки отдельных новых битумных технологий, а также всей отрасли производства дорожных битумов. Ключевые слова: жидкий битум, асфальт, строительство, дороги, тротуары. Жидкий битум — вещество на основе углеводородного Франции жил некий господин д’Эринис, в  своем сооб- сырья, используемое в строительстве в качестве свя- щении утверждавший об обнаружении месторождения би- зующего и  гидроизолирующего материала   [1]. Оно пред- тума в  окрестностях Навшателя, и  предложивший его ис- ставляет собой вязкоупругую жидкость черного цвета, пользовать в качестве гидроизоляции и для защиты дорог состоящую преимущественно из углеводородных соеди- Парижа «от грязи» и  разрушений   [4]. В  широком приме- нений, практически нелетучую,  размягчающуюся при на- нении жидкий битум для строительства дорог стал исполь- гревании. Основные составляющие химические элементы зоваться во Франции после череды революций, в 1830-х гг. битума — углерод (80–88 %) и водород (8–11 %). В битуме Тогда битум стал применяться для строительства дорог, также присутствуют разные примеси, такие как гетероа- тротуаров и для гидроизоляции плоских крыш и цистерн. томы, атомы переходных металлов (в основном ванадий В тот же период были обнаружены крупные месторождения и никель), сера и кислород. Битумы обладают сложным хи- битума во Франции и в остальной Европе. Одно из первых мическим составом с содержанием от 300 до 2000 (обычно масштабных применений жидкого битума в  Европе прои- 500–700) химических веществ и их соединений  [2]. зошло во время строительства площади Согласия в 1835 г. (Сесель, юго-восточная Франция)  [5]. После Франции ши- Применение жидкого битума известно с  древних рокое применение жидкого битума в строительстве дорог времен: жидкий битум использовался древними римля- произошло в  Англии 1830-х  гг., где на его основе в  ос- нами для строительства дорог, в Месопотамии битум при- новном строятся тротуары городов. В США жидкий битум менялся для гидроизоляции деревянных конструкций. для строительства тротуаров стал применяться с 1870-х гг. В V тыс. до н. э. жидкий битум использовался в Мехргархе После 1920-х  гг. технология использования битумов усо- (долина реки Инд) для гидроизоляции хранилищ урожая. вершенствовалась, когда было изобретено асфальтовое по- В III тыс. до н. э. жидкий битум использовался для гидро- крытие дорог, которое стало необходимым ввиду распро- изоляции сооружений в  Мохенджо-Даро (современный странения автомобильного транспорта. Пакистан). По сохранившимся сообщениям Геродота, го- рячий битум использовался для гидроизоляции стен Ва- В настоящее время жидкий битум в 85 % случаев исполь- вилона. Одним из основных крупнейших источников зуется для создания асфальтового покрытия дорог и пеше- жидкого битума для многих древних цивилизаций слу- ходных тротуаров. В  природном виде битум встречается жило Мертвое море, которое римляне называли Асфаль- в разном виде — жидкий, твердый битум, битуминозный товым озером  [3]. песок, компонент горных пород и  др. При температуре 100–200  °С твердый битум переходит в жидкое состояние, Более поздние свидетельства применения жидкого би- в  котором к  смеси добавляются крупные и  мелкие связу- тума в  строительстве относятся к 1621 году. Тогда во

“Young Scientist” . # 7 (402) . February 2022 Architecture, design, construction 43 ющие (песок, гравий, щебень и др.), придающие веществу жидкого битума. Например, битумные мастики, отли- нужные свойства и образующие при его нанесении на до- чающиеся более высоким процентным содержанием свя- рожное полотно асфальтовое покрытие  [6]. зующего вещества (7–10 %), применяются для усиленной гидроизоляции дорожных конструкций. Асфальтовые покрытия (асфальтобетон) состоят на 5 % из жидкого битума и на 95 % из заполнителей (камня, Каменно-мастичный асфальт (SMA) или каменно-ма- песка и  гравия)   [7]. Технология асфальтирования на ос- тричный асфальт  — технология, разработанная в  Гер- нове жидкого битума очень хорошо поддается повтор- мании 1960-х гг., которая представляет собой устойчивый ному использованию. Ежегодно более 99  % асфальта, к  деформации и  прочный материал   [8]. В  настоящее удаляемого с  дорожных покрытий, направляется на вто- время он используются в  качестве дорожного покрытия ричную переработку, поскольку свойства жидкого битума дорог с  очень интенсивным движением в  Европе, США, при многократном затвердевании и  плавлении практи- Австралии и Канаде. В SMA присутствует высокое содер- чески не меняются. жание крупных грубых заполнителей, которые при сце- плении образуют каменный каркас, устойчивый к  посто- В дорожном строительстве, кроме асфальтобетона, янной деформации (рис. 1). используются другие различные материалы на основе Рис. 1. Сравнение каменно-мастичного и битумного асфальта Обычный состав SMA  — 70–80  % крупного заполни- меров (PMBs) позволяют получать нужные свойства теля, 8–12  % наполнителя, 6–7  % связующего и 0,3  % во- битумов  [9]. локна. Повышенные качества SMA обусловлены высоким сцеплением крупных граней камней, создающих прочный Основные современные модификаторы жидких би- каркас, а  также высоким содержанием битума, утол- тумов представляют собой полимерные добавки, такие щенной битумной пленкой и  пониженным содержанием как термоэластопласты типа SBS, латекс и  терполимеры, воздушных пустот. Небольшое количество целлюлозы которые увеличивают прочность асфальтобетона, коге- или минерального волокна предотвращает потерю каче- зионную прочность, термостойкость и  эластичность би- ства материала во время его транспортировки. тума при низких температурах эксплуатации. Недостаток полимерных модификаторов заключается в  их высокой Примером новых технологий на основе жидких би- стоимости, что замедляет распространение этого вида тумов являются полимерно-модифицированные битумы современных битумов в  масштабном дорожном строи- (PMBs), которые созданы на основе дорогостоящего мо- тельстве. Один из возможных способов устранения про- дификатора блок-сополимер-стирол-бутадиен-стирола блемы — частичная замена дорогих модификаторов более (SBS). Компоненты для этой технологии нередко исполь- дешевыми пластиковыми отходами. Однако здесь следует зуют продукты переработки автомобильных шин (RTR), соблюдать два требования. Первое требование  — пла- что позволяет получить модифицированный битум на стиковый материал должен быть совместим с  битумом, основе жидкого каучука (LR), состоящего из гомогенной второе требование — пластик должен придавать битуму смеси с 50–70  % RTR, и  обработанного тяжелыми мас- нужные положительные свойства. Эти факторы не всегда лами и  парафином. Общая смесь связующих тяжелых позволяют обеспечить эквивалентность эффекта от пла- масел и парафина образует этилен-бис-стеарамид (EBS). стиковых компонентов сравнительно специальным поли- Согласно исследованиям 2020 года, битумные связу- мерным модификаторам. ющие на основе жидкого каучука (LR) повышают гиб- кость покрытия при низких рабочих температурах, Полимерные модификации могут применяться по а  битумы на основе этилен-бис-стеарамида (EBS) повы- разной технологии, например, по предложенной уче- шают жесткость дорожного покрытия при высоких ра- ными Казанского архитектурного-строительного уни- бочих температурах. Различные модификации поли- верситета, которая подразумевает совмещение битума с  гибкоцепными эластомерами (каучуками), прида-

44 Архитектура, дизайн и строительство «Молодой учёный» . № 7 (402) . Февраль 2022 г. ющими битуму эластичные свойства в  широком ин- зонных температур. Макромолекулы в  структуре жид- тервале температур (от -40 °С до +100 °С), что способ- кого битума растворяются и  пронизывают мальте- ствует повышению устойчивости дорожного покрытия новую фракцию, образуя трехмерную эластичную сетку от трещин в российских условиях резких перепадов се- (рис. 2). Рис. 2. Идеальная схема модификации структуры битума гипкоцепным полимером: А — асфальтены; П — макромолекулы полимера; М — мальтены  [10] Согласно новым исследованиям, эквивалентом специ- кого наполнителя предотвращается образование трещин, альных модификаторов в  отношении пластика может а  за счет низкого содержания растворителя снижаются быть вторичный полиэтилен, получаемый в результате пе- выбросы летучих органических соединений. При этом реработки пластмассовых изделий (пленки для сельскохо- у  cheapseal существует множество недостатков, прежде зяйственных работ, упаковочного материала и  т.  п.). Пе- всего подразумевающих только кратковременный эффект реработанный полиэтилен позволяет увеличить вязкость, в  сдерживании образования трещин при относительно когезионную прочность, термостойкость и  устойчивость слабой прочности, высокой шероховатости, высокой ви- к  растрескиванию битума при относительно невысокой брации, быстром износе шин и  требованиях к  особому стоимости технологии. Содержание компонентов в  по- экологическому контролю за состоянием дорог, выпол- лимерной композиции следующее: вторичный полиэ- ненных по технологии cheapseal  [12]. тилен (50–65 %), латекс или термоэластопласты типа SBS (30–50  %), пластификатор (индустриальное масло, мас- В целом, современные технологии использования ляные экстракты и др. — до 10 %) и битум (3–4 %)  [11]. жидкого битума имеют большие технологические пер- спективы в  строительстве дорожных конструкций. Тем Некоторые технологии позволяют использовать битум не менее, в  настоящее время существуют значительные для создания асфальтового покрытия в  умеренных тем- сложности в  применении новых битумных технологий: пературах. Вязкость вещества снижается путем эмульги- высокая стоимость качественных модификаторов, слож- рования асфальта путем добавления жирных аминов-э- ности в совместимости с пластиковыми модификаторами, мульгаторов (2–25  %). Катионные амины усиливают проблемы с  хранением и  экологичным производством связывание асфальта с  поверхностью дробленой породы. новых видов жидкого битума. Устранение подобных про- Технология дешевой асфальтовой эмульсии в зарубежных блем возможно после проведения комплексных исследо- странах носит название «cheapseal»  — она реализуется ваний разной направленности с  целью поиска способов через нанесение тонких слоев асфальта, как правило, на создания дешевых и  качественных технологических ре- сельских дорогах с небольшой интенсивностью движения. шений с приоритетом на экономичность, надежность, дол- За счет качества битумного связующего при наличии мел- говечность и экологичность новых дорожных покрытий. Литература: 1. Хилиулина, Л. Э. Применение нефтяных битумов // Научный журнал. 2018. с. 12–13. URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/primenenie-neftyanyh-bitumov. 2. Porto M, Caputo P., Loise V., Eskandarsefat S. Bitumen and Bitumen Modification: A Review on Latest Advances. Applied Sciences. 2019. №  9 (4). P. 35.