Цифровые модели контроля и управления безрискового функционирования мелиоративного комплекса

Целью исследований явилась разработка концепции создания цифровой копии инфраструктуры мелиоративного комплекса и модели управления с учетом прогнозирования рисков отказов и помощи управления функционирования в случае возникновения нештатных или аварийных ситуаций. Выделена значимость безаварийного функционирования мелиоративного комплекса в структуре безрисковой сельскохозяйственной деятельности. Дано обоснование возможностей исключения возникновения нештатных ситуаций при работе мелиоративного комплекса путем внедрения непрерывного контроля состояния всех систем с использованием современных технологий. Обоснована актуальность разработки концепции создания цифровой копии инфраструктуры мелиоративного комплекса и модели управления с учетом прогнозирования рисков отказов и помощи управления функционирования в случае возникновения нештатных или аварийных ситуаций. Анализ концептуальных моделей показал, что наиболее информативной и реализуемой следует принимать пятимерную модель цифрового образа объекта с включением бесшовной интеграции данных для автономного управления процессами. Технология бесшовной интеграции позволяет управлять процессом, сокращая время разрыва между ожидаемыми и текущими условиями эксплуатации на физическом уровне. Предлагается информационный модуль мелиоративного комплекса представить в виде 3 блоков: блок строительства объекта, блок поддержания работоспособного состояния, блок эксплуатации. Ключевым показателем сформированности цифрового образа принято масштабирование данных по определению ограничений и проблем в каждом периоде жизненного цикла мелиоративного комплекса с выделением функции оптимизации. Принято решение о целесообразности перевода системы оповещения в автономный режим с включением компонентов автоматического регулирования. В качестве примера представлен алгоритм контроля функционирования компонентного элемента мелиоративного комплекса, щитового затвора. Сформирован алгоритм типовой модели цифрового двойника с модулем бесшовной интеграции прогнозирования и выявления аномалии в форме рисков отказов, нарушения безопасности, возникновения нештатных или аварийных ситуаций функционирования отдельных элементов мелиоративного комплекса в режиме реального времени на всем сроке службы систем.

1. Риски экосистемы при функционировании водохозяйственных комплексов // Природообустройство. 2020. № 2. С. 115 122. DOI: 10.26897/1997 6011/2020 2 115 122. EDN: BJVTGX.

2. Севрюгина Н.С. Инфографическая модель комплексной безопасности транспортных и технологических машин // Безопасность труда в промышленности. 2011. № 6. С. 72 74. EDN: NVVNFL.

3. Мелиоративный комплекс Российской Федерации: Информационное издание. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. 304 с.

4. Голубев И.Г., Апатенко А.С., Севрюгина Н.С. Состояние и перспективы вовлечения залежных земель в оборот // Мелиорация. 2021. № 3 (97). С. 67 74. EDN: SYYRHE.

5. Голубев И.Г., Мишуров Н.П., Голубев В.В. и др. Передовые практики введения залежных земель в оборот. М.: Росинформагротех, 2021. 80 с. EDN: PFVVEL.

6. Юрченко И.Ф. Автоматизация управления формированием мелиоративного состояния агроэкосистем // Природообустройство. 2019. № 4. С. 15 22. DOI: 10.34677/1997 6011/2019 4 15 22. EDN: NTTEVP.

7. Tao F., Qi Q. Make more digital twins // Nature. 2019. Т. 573, № 7775. С. 490 491. DOI: 10.1038/Д41586 019 02849 1.

8. Errandonea I., Beltrán S., Arrizabalaga S. Digital Twin for maintenance: A literature review // Computers in Industry. 2020. Т. 123. С. 103316. DOI: 10.1016/j.compind.2020.103316.

9. Agnusdei G.P., Elia V., Gnoni M.G. Is digital twin technology supporting safety management? A bibliometric and systematic review // Applied Sciences. 2021. Т. 11, № 6. С. 2767. DOI: 10.3390/app11062767.

10. Jones D. et al. Characterising the Digital Twin: A systematic literature review // CIRP journal of manufacturing science and technology. 2020. Т. 29. С. 36 52. DOI: 10.1016/j.cirpj.2020.02.002.

11. Enrico Zio, Leonardo Miqueles. Digital twins in safety analysis, risk assessment and emergency management, Reliability Engineering & System Safety. 2024. Vol. 246. Р. 110040. https://doi.org/10.1016/j.ress.2024.110040.

12. Grieves M. Digital twin: manufacturing excellence through virtual factory replication // White paper. 2014. Т. 1, № 2014. С. 1 7. https://www.3ds.com/fileadmin/PRODUCTSSERVICES/DELMIA/PDF/Whitepaper/ DELMIA-APRISO-Digital-Twin-Whitepaper.pdf.

13. Встраиваемая мультиплексная цифровая система мониторинга машин природообустройства / Н.С. Севрюгина, Е.В. Рузанов, М.А. Матвеенко, А.С. Апатенко // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК: Материалы XI Международной научно-практической интернет-конференции, п. Правдинский, 5 7 июня 2019 г. Правдинский: Росинформагротех, 2019. С. 378 383. EDN: XIHCIB.

14. Apatenco A.S., Sevryugina N.S. Methods of recruiting of mobile repair services and maintenance of machines performing reclamation works // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: International Scientific Conference Interstroymeh 2019, ISM 2019, Kazan, 12 13 сентября 2019 г. Kazan: Institute of Physics Publishing, 2020. Vol. 786. P. 012037. DOI: 10.1088/1757 899X/786/1/012037. EDN: SEDJPG.

15. Севрюгина Н.С., Капырин П.Д. Эффективность выбора средств механизации строительных и специальных строительных работ // Механизация строительства. 2017. Т. 78, № 11. С. 59 64. EDN: ZSHHHP.

16. Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Формирование эволюционирующего мелиоративного режима на орошаемых землях // Международный научно-исследовательский журнал. 2020. № 6 1 (96). С. 140 144. DOI: 10.23670/IRJ.2020.96.6.025. EDN: NRHWPR.