# data[].attributes.headline
пройти тесты

# data[].attributes.subject
пройти тесты

# data[].attributes.headline
Карташова Александра

# data[].attributes.subject
Карташова Александра

# data[].attributes.body
Казань
Университет Иннополис
рпд

# data[].attributes.headline
Сафаров Альберт

# data[].attributes.subject
Сафаров Альберт

# data[].attributes.body
Уфа
Уфимский государственный нефтяной технический университет
РПД

# data[].attributes.headline
Рубцов Алексей

# data[].attributes.subject
Рубцов Алексей

# data[].attributes.body
Уфа
УГНТУ
РПД

# data[].attributes.headline
Тептерева Галина  Уфа УГНТУ

# data[].attributes.subject
Тептерева Галина  Уфа УГНТУ

# data[].attributes.headline
Шевляков Федор УГНТУ

# data[].attributes.subject
Шевляков Федор УГНТУ

# data[].attributes.headline
вопросы к экспертам до 18.09

# data[].attributes.subject
вопросы к экспертам до 18.09

# data[].attributes.headline
послушать лекции

# data[].attributes.subject
послушать лекции

# data[].attributes.headline
загрузить исходную РПД

# data[].attributes.subject
загрузить исходную РПД

# data[].attributes.body
https://vc.ru/promo/54627-it-heavy-industry

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Предиктивная аналитика, дополненная реальность, техническое зрение, мобильные обходы и электронные наряды-допуски.
Материал подготовлен при поддержке СИБУР
Несколько лет назад в компании СИБУР, которая производит полимеры, каучуки и другие продукты нефтехимии для строительства, ЖКХ, медицины, автомобилестроения и других сфер, начали внедрять цифровые технологии в производственные и бизнес-процессы.

Экспериментировали с большими данными, автоматическими устройствами для контроля и управления технологическим процессом, оптимизации. Сейчас цифровое направление СИБУРа - это более двадцати цифровых пилотов на ключевых предприятиях компании. И более ста цифровых специалистов - дата-саентисты, UX-дизайнеры, фронтенд и бэкенд разработчикии, тестировщики, инженеры и архитекторы данных - новые профессии, которые создают цифровую химию.

Внедрять в промышленности новые технологии сложно - вследствие индустриальной специфики от идеи до реализации могут пройти годы. В СИБУРе прототипы перешли в стадию эксплуатации и уже меняют производство.

Ниже - несколько таких проектов, которые помогают сотрудникам.

На производстве полипропилена - из него делают множество вещей от упаковочных плёнок до труб - работает система экструзии. Экструдер - большая промышленная "мясорубка" для переработки сырья в гранулы. Работать без помех экструдеру помогает предиктивное обслуживание - на основе исторических данных возможно предсказать нештатные ситуации.

Если система понимает, что текущий режим работы похож на тот, который предшествовал поломке в прошлом, оператор получит оповещение: нужно срочно изменить параметры. И рекомендации о том, какие именно.

Система помогает исключить внеплановые остановки оборудования - вместо того, чтобы заново запускать технику, можно предсказать нештатную ситуацию и заранее изменить технологический режим. К тому же, каждая остановка - это дополнительные траты на замену расходных материалов и простой оборудования, которое могло бы производить продукт.

С помощью технологии возможно предвидеть 85% отказов оборудования. В дальнейшем компания планирует создать платформу предиктивного техобслуживания, которая будет оценивать состояние почти всех машин на производствах холдинга.

Иногда для ремонта сложного оборудования недостаточно знаний сотрудников на производстве - в таких случаях нужно привлекать эксперта с другого предприятия или представителя поставщика из другой страны. Чтобы не везти его на площадку, в СИБУРе используют AR-очки: работник смотрит через них на машину и видит схемы, текстовые подсказки и комментарии по тому, в каком порядке чинить.

Подсказки могут быть направлены экспертом, который благодаря очкам видит не только то, что и работник, но ещё и показания датчиков с документацией. Помочь может и компьютер, который умеет распознавать оборудование. Инструкции даются в виде текста, графиков и чертежей - на производстве шумно, поэтому голосовая связь подходит далеко не всегда.

Чтобы привезти эксперта на площадку нужно как минимум 72 часа - всё это время оборудование простаивает. А с помощью AR консультацию можно получить в течение нескольких часов - и это с учётом всех согласований.

Например, в мае 2018 года одной из установок необходимо было обследование для восстановления работ, и сотрудникам СИБУР потребовался совет коллег из Германии.

Для масштабной интеграции "Удалённого эксперта" необходимо выстроить защиту информации, поскольку внутренние данные не должны уходить за пределы компании. Для этого СИБУР строит свою инфраструктуру и разрабатывает протоколы передачи данных.

Нефтехимическое производство - зона повышенной опасности. Для большинства работ нужен наряд-допуск, согласованный службой охраны труда и промышленной безопасности и другими службами.

Вместо того чтобы заполнять кипы документов и ходить по инстанциям, инженерно-техническим работникам СИБУРа достаточно зайти в веб-приложение и за несколько минут сформировать наряд-допуск для ремонтных бригад.

Веб-приложение значительно экономит время и сокращает цепочку согласований. Раньше инженерам нужно было сначала сформировать список мероприятий по обеспечению безопасности - с чистого листа или на основе предыдущих. Затем согласовать его со службой охраны труда и промышленной безопасности, пожарными и начальником производства. И только потом можно было выводить бригады на работу.

Сейчас все меры безопасности по всем видам работ собраны в базу, которая заранее утверждена всеми инстанциями. Инженеру достаточно выбрать нужные строки в приложении, сформировать наряд-допуск, получить электронное согласование через веб-приложение.

Сейчас система работает в пилотном режиме на четырёх производствах СИБУРа в Тобольске и совершенствуется на основе обратной связи от рабочих. В первом полугодии 2019 года появится возможность работать с цифровыми подписями: должностные лица смогут согласовывать, утверждать и комментировать содержимое документов, находясь в любой точке предприятия или за его пределами.

Даже на одном предприятии очень много сложных устройств, за которыми нужно следить. Параметры каждого узла должны быть на определённом уровне: давление в трубах, температура, степень открытия заглушек и так далее. Туда, где параметры невозможно проконтролировать с помощью электроники, приходится отправлять на проверки работников.

Сотрудники СИБУРа проводят такие обходы с взрывозащищёнными смартфонами, которые не могут дать искру и подвергнуть риску людей на производстве. С помощью специального приложения на смартфоне они получают задачи, маршрут, информацию об оборудовании, фиксируют дефекты на фото или видео, общаются с руководителем. По завершению работ система автоматически формирует отчёт.

В первую очередь, это экономит время, как и цифровые наряды-допуски. Без приложения обходчик записывает всё в обычный блокнот, если замечает критичные проблемы - связывается по рации с начальством, чтобы их устранить. А после обхода заполняет бумажный отчёт. Смен на объектах много, обходы происходят часто, некоторые сотрудники медленно пишут, иногда - неразборчивым почерком. Приложение избавляет от бумажной работы и позволяет тратить время более эффективно.

Руководству и инженерно-техническим работникам проще контролировать работу обходчиков: на установках размещены датчики и на общем мониторе в операторной руководители видят перемещения работников. Как только обходчик помечает периметр или механизм как проверенный, соответствующий участок на схеме закрашивается зелёным.

Сокращается и простой оборудования на площадке, поскольку благодаря быстрому доступу к данным обходчики быстрее исправляют проблемы.

Система уже решает все поставленные задачи, и в будущем её будут дополнять новыми функциями. Например, через приложение можно будет заполнять заявки на ремонт и отслеживать их выполнение. Также компания планирует разделить базы данных, чтобы ускорить работу. И, конечно, постоянно улучшать приложение.

На одной из линий производства каучука продукция отбраковывается автоматически. Специальное устройство сканирует крошку каучука на конвейере и отделяет брак, замечая даже мельчайшие несоответствия по цвету.

Другая система занимается сортировкой: рамка определяет марку брикета каучука по цвету и даёт команду роботу-руке, который сортирует брикеты в соответствующие контейнеры.

Раньше отбраковку и сортировку продукции сотрудники осуществляли вручную. Главная отличительная черта автоматизированной системы: она точнее и надежнее, поэтому клиенты получают более качественную продукцию - это плюс к репутации производителя.

Сортировка, в свою очередь, стала быстрее и точнее: складское пространство расходуется эффективнее, продукция гарантированно попадает в правильные контейнеры. Вероятность ошибки - 0,01%. В будущем остаётся масштабировать этот продукт на другие производства СИБУР.

Цифровая трансформация промышленного производства - это амбициозный проект. Нужно разработать новую инфраструктуру, инструменты и решения, а также масштабировать пилотные проекты на предприятия в более чем 10 регионах с 27 тысячами сотрудников.

Для этого СИБУР ищет цифровых специалистов, которые готовы создавать цифровую химию, "прокачивать большое железо" и стать частью цифровой команды компании.

# data[].attributes.attachment_link.title
Цифровая химия: пять технологий, которые меняют тяжёлую промышленность - Промо на vc.ru

# data[].attributes.attachment_link.description
Предиктивная аналитика, дополненная реальность, техническое зрение, мобильные обходы и электронные наряды-допуски. Материал подготовлен при поддержке СИБУР Несколько лет назад в компании СИБУР, которая производит полимеры, каучуки и другие продукты нефтехимии для строительства, ЖКХ, медицины, автомобилестроения и других сфер, начали внедрять цифровые технологии в производственные и бизнес-процессы.

# data[].attributes.body
https://magazine.neftegaz.ru/articles/tsifrovizatsiya/476259-primenenie-besprovodnykh-resheniy-i-tekhnologiy-v-tsifrovoy-neftegazovoy-dobyche/

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Особенностью развития нефтегазовой отрасли является геологическая концентрация запасов углеводородного сырья в крупных месторождениях, что исторически определило "очаговое" освоение районов Тюмени, Западной Сибири и Крайнего Севера и обеспечило первоочередное освоение ресурсов Медвежьего (1972), Уренгойского (1977), Вынгапуровского (1979), Ямбургского (1986) нефтегазовых месторождений. Сегодня экономические и политические условия освоения труднодоступных углеводородных запасов существенно изменились, перестали финансироваться долговременные стратегические программы государственной поддержки освоения новых территорий Сибири и Дальнего Востока, шельфовые месторождения. Ресурсные задачи наличия запасов в длительной перспективе решаются в основном только за счет самих предприятий добычи и, соответственно, обязательной составляющей становятся объемы инвестиции в инфраструктуру промышленного строительства и жизнеобеспечения объектов. [1].

При разработке инвестиционного замысла уже необходимо предусматривать в экономической оценке строительство электростанций, мостов и аэропортов, железных и автомобильных дорог, вахтовых поселков, что сказывается на себестоимости добычи.

Большинство обустроенных месторождений сегодня находится на заключительной стадии эксплуатации, соответственно требуется разработка и реализация отдельных Программ и мероприятий по реконструкции, способствующих сохранению фонда скважин и объемов добычи в целях недопущения падения добычи в сезонные и пиковые нагрузки. Следствием длительной эксплуатации стали ограничения и осложнения добычи, в том числе факторы:

¸ Выработка месторождений более 50%, значительный моральный и физический износ подземного оборудования скважин и наземной инфраструктуры, неудовлетворительное состояние газосборных сетей (ГСС);

¸ Накопление жидкости в стволе скважины при дебитах газа менее базовых показателей (не обеспечивается подъем жидкости);

¸ Разрушение призабойной зоны продуктивного пласта, выявление выноса песка на забой скважины и образование протяженных песчаных пробок, скопление песка в технологических трубопроводах и аппаратах, абразивное разрушение скважинного оборудования, запорной арматуры на устье скважины и установках сбора и подготовки газа;

¸ Эксплуатация с пониженными дебитами газа из-за скопления воды и песка в связи с недостаточным оперативным контролем и отсутствием дистанционного управления в течении длительной эксплуатации;

¸ Наличия фактов понижения температуры газа и замерзания жидкости в наземных трубопроводах обвязки скважин и шлейфах сборных сетей;

¸ Снижения эффективности проведения буровых и ремонтных работ в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД), сезонные неравномерности и ограничения, а также другие осложняющие проявления (Фото.1.).

По утверждению куратора топливно-энергетического комплекса (ТЭК), вице-премьера Российской Федерации Д.Н. Козака на 2-м нефтяном диалоге "Приоритетные направления технологического развития нефтяной отрасли. Меры по поддержанию эффективной добычи нефти в России в долгосрочной перспективе" с учетом сложившейся ситуации следует рассматривать несколько сценариев долгосрочного развития отрасли: "Если не будем осваивать месторождения, которые являются трудноизвлекаемыми, то к 2035г., по оптимистичному развитию, мы будем добывать в 2 раза меньше, а по пессимистичному - почти в четыре раза".

Современная ситуация по созданию и развитию цифровых технологий управления месторождениями на стадии падающая добыча имеет явно выраженный научный характер. Характерными примерами этого подхода является обустройство нефтегазовых месторождений фирмами Schneider Electric, BP, Chevro, а на территории России примененные решения на Приобском и Самотлорском (Роснефть), Корчагинском и Кокуйском (Лукойл), Салымском (Shell), месторождениях ООО "Газпром нефть". [2;3].

Практические результаты показали, что выработанные месторождения по технологиям добычи следует относить к трудноизвлекаемым, а эффективная разработка истощенных газовых месторождений на поздней стадии может быть обеспечена только за счет непрерывного контроля за режимом работы скважин, газосборного коллектора и использования автоматизированных процессов управления режимами эксплуатации, своевременного предупреждения образования и удаления скоплений жидкости и песка, организации упреждающих режимов эксплуатации на основании предиктивного анализа.

Любое крупное нефтегазовое месторождение характеризуется типовым составом технологических объектов, основными из которых являются (Рис. 1.):

¸ Отдельные или кусты газовых или газоконденсатных скважин;

¸ Промысловая газосборная сеть; сеть межпромыслового коллектора;

¸ УППГ (Установка предварительной подготовки газа);

¸ УКПГ (Установка комплексной подготовки газа);

¸ ДКС (дожимная компрессорная станция);

¸ Объекты энерго-теплоснабжения; инженерного и жизнеобеспечения.

С учетом технологического развития отрасли, фактического состояния оборудования, прогнозируется ситуация, что в ближайшее время выявятся серьезные проблемы по отсутствию значительных заделов для применения современных технологий бурения, разведки, освоения недр и обустройства месторождений, проявятся риски низкого темпа технологического прорыва применения перспективных опробованных технологий , связанные с отсутствием современной проектной, нормативно-правовой базы по применению современных роботизированных комплексов, системному развитию цифровых индустрий и преобразованию цифровых моделей месторождений в действующие эффективные цифровые промыслы и месторождения в рамках национальных программ. Имеющиеся отдельные примеры не окажут при этом существенного влияния на традиционные технологии добычи в направлении интеллектуальных месторождений, предусматривающих непрерывную оптимизацию интегральной модели месторождения и модели управления добычей в реальном масштабе времени. [4]. Схема организации мониторинга объектов приведена на Рис.2.

Особенностью современного этапа научно-технического прогресса является лавинообразно развивающиеся информационные технологии и телекоммуникаций. Бизнес, движущей силой которого являются информационные потоки данных, становится общей практикой, а управление данными становится основой цифровой трансформации всей экономики и отдельных отраслей.

Цифровизация экономики России рассматривается в качестве одного из важнейших стимулов обеспечения экономического роста страны. Цифровая экономика воспринимается как основа для создания качественно новых моделей бизнеса, способных изменять формат функционирования отраслей экономики и государственного управления, коммуникации между людьми и задавать новую парадигму развития государства, экономики и всего общества. При этом доля цифровой экономики в ВВП России остается достаточно низкой, составляя лишь 3,9%, тогда как в США она составляет 10,9%, в Китае - 10%, в ЕС - 8,2%.

Запасы легкой нефти ежегодно сокращаются, растут объемы трудноизвлекаемых запасов в связи с чем коэффициент извлечения нефти падает. Это, в свою очередь, требует изменения методов разведки, бурения и добычи, форм эксплуатации опасных производственных объектов. По оценке Института проблем нефти и газа Российской академии наук (ИПНГ РАН) доля добычи нефти при применении традиционных технологий составляет 29%, цифровых (оснащенных локальной автоматикой) - 38%, а у интеллектуальных месторождений этот показатель равен 47%.

Переход к новому экономическому укладу связан со значительными преобразованиями и в других направлениях развития отрасли: разработкой нормативно-правовой базы, совершенствованием технологических процессов, применением методов современной диагностики и материалов, внедрением интеллектуальных технологий на принципах удаленного управления технологическими объектами. Для развития нефтегазового комплекса (НГК) России цифровая трансформация является первостепенной задачей. Главные проблемы, по оценке экспертов, лежат в сфере низкого уровня эффективности управления экономическими процессами и изношенности основных фондов. Однако с учетом ограниченности финансовых возможностей предприятий первоочередные инвестиции должны быть сделаны не в ремонт существующих мощностей, а приоритетно направлены в создание современных высокорентабельных производств с сохранением производственной и социальной направленности объектов.

Учитывая высокую долю эксплуатационных затрат (до 40% от себестоимости продукции), одним из важнейших направлений развития становится совершенствование имеющихся моделей технического обслуживания, регламентация использования фактического состояния активов с учетом требований цифровой индустрии. Реализация цифровых технологий предполагает наличие научной базы, интеграции технологий, процессов и персонала на основе развития интегрированной информационной системы, что требует кардинального пересмотра существующих практик.

Основой оптимизации процессов добычи нефти и газа при применении цифровых технологий является интеграцией отдельных апробированных на объектах решений в единый интегрированный технологический комплекс, обеспечивающий динамическую оптимизацию и повышение качества управления на базе реальных параметров и геолого-геофизической информации по всей технологической цепочке добычи от цифровых скважин до подготовки продукта к транспорту; непрерывного анализа эффективности управляющих воздействий и моделирования технологических особенностей месторождения в реальном времени.

Комплексное применение цифровых технологий и алгоритмов эффективного управления, как основы оптимизации затрат при эксплуатации, обеспечивает возможность удаленного управления объектами добычи, продление сроков рентабельной эксплуатации месторождений на стадии падающей и усложненных условиях добычи.

Применению удаленного (цифрового) управления промысловыми объектами и скважинами в нефтегазодобыче исторически предшествовало развитие автоматических и автоматизированных технологий бурения, создание интегрированных моделей эффективной добычи, создание 3-D моделирования пластов, освоение горизонтального бурения и технологий гидро-разрыва пластов, обустройство подземной и надземной части промыслов на базе энергонезависимых решений и беспроводных каналов передачи данных.

Наличие при этом прямой связи между автоматизированными (цифровыми) скважинами и цифровыми (интеллектуальными) месторождениями не вызывает сомнения. Однако до середины 60-х годов автоматические устройства на отечественных месторождениях практически не применялись и только в последнее десятилетие этот процесс получил поддержку и развитие в связи с большим количеством месторождений, находящихся на стадии падающая добыча. Ранее управление режимами обеспечивалось индивидуальным подбором и заменой штуцеров (шайб) постоянного сечения для изменения давления на шлейфах и сборных сетях.

Успешным примером одного из первых применений локальной автоматики является внедрение автоматических устройств типа "летающих клапанов" в 1964 г. на Сангилевском месторождении, обеспечившее увеличение дебита с 6 до 24 тыс. куб/сутки, а массовое применение пневмо-автоматик "Ласточка" "Кречет" разработки ООО "Газпром ВНИИГАЗ" и СКБ "Газприборавтоматика" обеспечило продление эффективной эксплуатации на 140 скважинах Северо-Ставропольского, Шебелинского, Газлийского месторождений Западной Украины (Фото. 2.). Особое внимание к применению локальных энергонезависимых решений применяемым на скважинах обусловлена высокой стоимостью основных производственных фондов скважин (порядка 1/3) в общем балансе, низкой стоимости устройств и значимым результатом в обеспечении производственных показателей добычи при применении. Применение такого подхода основано на максимизации извлечения ресурсов на месторождении, организация управления режимом эксплуатации и слива жидкостей за счет остаточной энергии природного газа пласта на самом технологическом объекте (скважине).

В дальнейшем, в 90-х годах, отношение к автоматизации месторождений изменилось и скважины (кусты скважин) были включены в перечень объектов, подлежащих автоматизации, в список измеряемых и контролируемых параметров были добавлены измерения устьевого давления, температуры и расхода газа, расхода жидкости, обнаружения в составе сырья механических примесей и глинопесчаной смеси.

Различными системами телемеханики и телеметрии в ПАО "Газпром" оснащено порядка половины от имеющегося скважинного фонда газодобывающих скважин с применением трех основных классов систем: энергозависимые и энергонезависимые решения, локальные пневматические системы (фото 3).

Основным источником электропитания энергозависимых систем являются высоковольтные линии электропередач (ВЛ) и это позволяет применять расширенный состав функций контроля, управления и передачи данных. Реализация решений с применением телемеханики, электро-химзащите (ЭХЗ) обеспечивается преимущественно при капитальном (новом) строительстве для высокодебитных кустов газовых скважин (КГС).

Достоинством энергонезависимых решения является возможность реализации основных функций контроля и управления скважиной без наличия внешнего энергоснабжения на основе применения возобновляемых источников электроснабжения - солнечной и ветровой генерации, термогенераторов, а также применения автономных постоянных источников электроэнергии- дизельных генераторов и электрогенераторов, изотопных источников и буферных аккумуляторных батарей, а также других источников (фото 4).

Вследствие ограниченных возможностей по мощностям генерации имеется серьезная ограниченность в части функций управления, связанных с энергозатратами (обогрев, управление фонтанной и силовой арматурой, обеспечения ЭХЗ). Реализация решений обеспечивается системами и средствами телемеханики и телеметрии для средне и низко дебитных скважин, как при капитальном строительстве, так и при реконструкции скважин с различными уровнями дебита.

Специфика применения требований промышленной безопасности на месторождениях с повышенным содержанием сероводорода обуславливает применение пневматических систем, имеющих ограниченное применение по управлению арматурой и защитными устройствами. Реализация решения по оборудованию пневмоавтоматикой обычно реализуются только при капитальном строительстве для высокодебитных скважин. Приведенное деление достаточно условно и предполагает в процессе создание порой комбинированные решения с привлечение различных разработчиков в зависимости от требуемых функций систем управления.

Требования для построения беспроводных сенсорных систем (БСС) оформлены в различных международных специализированных стандартах типа IEEE 802.15.4, регламентирующего протоколы физического, канального и сетевых уровней для каналов передачи информации. На объектах устанавливаются датчики технологических процессов и исполнительные механизмы, коммутируемые с устройствами сопряжения, которые образуют "нижний уровень" беспроводной системы контроля и управления.

Устройства сопряжения выполняют при этом функцию преобразования и приема-передачи данных, обеспечивают промежуточную буферизацию данных и реализацию управляющих алгоритмов. Структурная схема беспроводного управления приведена на Рис.2.

Электропитание устройств "нижнего уровня" может быть как энергозависимым, то есть иметь подключение к проводной внешней системе электроснабжения, так и быть полностью энергонезависимым (локальным) и использующим в качестве источников только встроенные аккумуляторные батареи и дополнительные источники возобновляемой генерации.Передача данных к устройствам сопряжения соседних объектов контроля и управления и/или на "верхний уровень" осуществляется устройством сопряжения по беспроводному каналу (сети) передачи данных.

Примером завершенного построения системы применения телеметрии скважин на этом принципе является Кущевская ПХГ ООО "Газпром ПХГ" (Россия). Комплекс реализован на базе модулей автоматизированной системы объектовой информации АСОИ "Скважина" для территориально распределённых объектов не имеющих линий связи и электроснабжения на оборудовании беспроводных сенсорных сетей (БСС). [5;6].

В состав АСОИ "Скважина" входит проектно-компонуемый набор устройств измерения технологических параметров объекта и энергонезависимых беспроводных каналов связи. Каждая из 90 имеющихся эксплуатационных скважин рассматривалась как самостоятельный объект автоматизации с оборудованием: четыре измерительных сенсорных модуля давления (СМД), измеряющих буферное, межколонное, затрубное давление и давление газа на выходе скважины; по одному сенсорному модулю температуры (СМТ), измеряющему температуру газа на выходе скважины и модулей связи (маршрутизаторы) МСиС.

Модули для измерения давления и температуры устанавливаются на штатные места фонтанной арматуры, предусмотренные для местных манометров и термометров, поэтому установка датчиков и их демонтаж не требуют выполнения сложных монтажных и сварочных работ. Определение дебита скважины проводится на основании измерений буферного и затрубного давлений. Организация системы телеметрии АСОИ "Скважина" на фото 5.

Данные от сенсорных модулей давления и температуры скважин поступают на сервер и выводятся на АРМ геолога в виде мнемосхем, таблиц и графиков (трендов). Геолог на основе заданного режима работы ПХГ (закачка, отбор) и имеющихся методик определяет требуемые для эффективной работы значения дебита по каждой скважине и выдает их в качестве задания диспетчеру ПХГ или оператору. Наличие оперативной и объективной информации о функционировании каждой скважины позволяет геологу или технологу делать выводы об эффективности работы скважин и планировать мероприятия по их реконструкции, капитальному ремонту и ликвидации. Диспетчер (технолог) изменяет дебиты скважин в соответствии с полученным заданием путем управления регулирующей арматурой, установленной на газосборном пункте (ГСП) через АРМ АСУ ТП и контролирует изменение дебита на АРМ диспетчера. Накопленные результаты мониторинга дают возможность обеспечить контроль последовательности действий персонала по управлению контрольными и управляющими узлами на линии "скважина - газосборный пункт" для любого интервала времени, включая и случаи возможного возникновения нештатных ситуаций, что обеспечивает важность для безопасности эксплуатации подземного хранилища газа и месторождений. Установка датчиков и маршрутизаторов БСС приведена на Фото. 3.

На основе базового оборудования АСОИ "Скважина" в настоящее время организовано управление более чем 150 скважинами подземных хранилищ газа (ПХГ) в России, Беларуси и Украине с общим количеством датчиков более 820. Для организации измерений не требуется получение специальных разрешений и лицензий, отсутствует необходимость прокладки кабельных линий связи и электроснабжения, поскольку всё оборудование имеет встроенное батарейное питание со сроком эксплуатации не менее 1,5 лет для условий Крайнего Севера.

Одним из важнейших технологических параметров работы скважины является своевременное обнаружение в газовом потоке твёрдых фракций (песка), выносимых из скважины. Регистрация в реальном времени наличия песка в газовом потоке базируется на акустико-эмиссионном эффекте от соударения песчинок со стенками трубы. Наличие зоны чувствительности облегчает проблему избирательности событий, не связанных с шумом песка. Регистрация сигнала, вызванного соударением песчинок, позволяет в режиме реального времени получать непрерывный тренд изменения концентрации песка в газе. Итоговые результаты, полученные по результатам применения образцов датчиков на скважинах Увязовского подземного хранилища ООО "Газпром ПХГ", а также скважинах Ямсовейского и Медвежьего месторождений ООО "Газпром добыча Надым" позволили включить в состав комплекта положительно зарекомендовавшие датчики "Кадет". Технические решения, защищены патентами на изобретение и полезную модель. на Рис. 3. приведена организация беспроводных сенсорных сетей на базе АСОИ "Скважина".

В ряде случаев, для скважин, не имеющих стационарных систем мониторинга, например, в процессе их ввода в эксплуатацию после проведения буровых или ремонтных работ, необходимо провести замеры приустьевых параметров в течение ограниченного времени от нескольких часов до нескольких десятков дней.

Для проведения таких измерений создан мобильный комплекс мониторинга (МКМ) "Парус". Мобильный комплекс построен на принципах беспроводных сенсорных сетей (БСС) с применением модулей системы АСОИ "Скважина". Особенностью сенсорных сетей является способность системы к динамической самостоятельной организации сети передачи данных, в отличие от большинства беспроводных измерительных приборов, которые требуют наличия прямой видимости между прибором и центральной приёмной станцией. Применяемые решения обеспечивают возможность полевому оборудованию взаимодействовать между элементами системы. Включенные в работу узлы самостоятельно находят территориально близко расположенных "соседей" и устанавливают радио соединение, что позволяет оперативно разворачивать подобные сети в самых труднодоступных местах и сложных условиях в сжатые сроки.

Связь между модулями системы осуществляется на разрешённых частотах для систем контроля и не требует получения специальных разрешений. Компоненты системы позволяют создавать энергонезависимые сети сбора информации до тысяч точек контроля при их территориальном распределении на площади до 100 кв. км и обеспечении расстояния между этими точками до 2 км. С применением выносных узконаправленных антенн дальность передачи данных увеличивается до 15 км. Количество и набор установленных измерительных датчиков определяется для каждой скважины индивидуально.

Подобные системы сегодня нашли широкое применение при реконструкции месторождений и предназначены для (Рис. 5.):

¸ Обеспечения контроля и мониторинга технологических параметров объектов (скважин) в условиях отсутствия постоянного энергоснабжения (имеются датчики давления, перепада давления, температуры, уровня, дискретные, сигнализаторы, наличия твердых примесей, виброконтроля, влажности и др. параметров);

¸ периодического измерения параметров эксплуатационных скважин в точках измерений и заданного временного интервала, периодичности;

¸ оперативной передачи данных по каналам наземной радиосвязи на центральный пункт;

¸ надежного функционирование системы в условиях естественного уровня радиопомех и пиковых нагрузок в сотовых сетях;

¸ автоматического использования канала гарантированной доставки в случае отсутствия или нарушений в каналах оперативной связи;

¸ сбора, систематизации и анализа получаемой информации, визуализации на местах;

¸ обеспечения взаимодействия "человек - машина" с использованием АРМ специалиста геологической службы СПХГ, ДКС, ГСС, кустов скважин и др. объектов

¸ формирования отчётов о значениях параметров эксплуатационных скважин;

¸ накоплении информации о режимах работы скважин для анализа и эксплуатации.

Первоначально разработанные для военного применения энергонезависимые системы телеметрии с недавних пор стали широко использоваться для автоматизации различных нефтегазовых объектов, а среди отечественных и зарубежных производителей наиболее широко известны системы следующих производителей (фото 6):

¸ РТП-04 производства ООО НПЦ "Знание" (Российская Федерация, г. Сергиев Посад, Московской области;

¸ Системы "ГиперФлоу - АССД" производства ООО "НПФ "Вымпел" (Российская Федерация, г. Саратов);

¸ АСОИ "Скважина" производства ЗАО "Объединение БИНАР" (Российская Федерация, Нижегородская область, г. Саров),

¸ АПК "Стел" производства Группы Компаний "Турботрон"(Российская Федерация, г. Ростов - на- Дону);

¸ Беспроводные контрольно-измерительные приборы OneWireless фирмы "Honeywell International" (США, штат Нью Джерси, г. Морристаун);

¸ Беспроводные контрольно-измерительные приборы фирмы "Yokogawa Electric Corporation" (Япония, г. Токио);

¸ Беспроводные контрольно-измерительные приборы SmartWireless фирмы "Emerson Process Management" (США, штат Миссури, г. Сент-Луис) и другие решения

Для автоматического контроля и управления режимами работы газовых скважин, оборудованных концентрическими лифтовыми колоннами, эксплуатация которых осложнена скоплениями жидкости на забое в настоящее время применяется типовой автономный энергетический комплекс АЭК "Вымпел" с резервным источником питания (модуль энергетический) на базе управляемого генератора подземного базирования мощностью 5 кВт, приведенный на Рис.4. и варианты ветро и солнечной генерации приведены на Рис. 7.

Анализ применяемых решений по телемеханизации и телеметрии скважин позволяет выработать оптимальный алгоритм выбора типового решения, разработать систему классификации скважин и газосборных сетей (ГСС) месторождений. Схема принятия решения (типовой алгоритм) приведен на рис.5 согласно принятых [7]:

¸ СТО Газпром. 2-2.1-1043-2016. Автоматизированный газовый промысел. Технические требования к технологическому оборудованию и объёмам автоматизации при проектировании и обустройстве на принципах малолюдных технологий;

¸ СТО Газпром. 2-2.3-934-2015. Эксплуатация газовых скважин месторождений Надым-Пур-Тазовского региона с использованием средств телемеханики.

В СТО приведены типовые требования, обеспечивающие выполнение задач и функций управления и выбор типовых технических решений. Классификация скважин проводится по алгоритму с учетом ряда факторов (Рис. 8.):

¸ конструктивных и технологических особенностей скважин, расстояний между устьями в группе скважин;

¸ схем расположения скважин, технологической схемы сборных сетей, организации схемы передачи данных; вида добываемой продукции, значения дебитов скважин;

¸ этапов инвестирования (строительство или реконструкция), возможности благоустройства и наличия инфраструктуры;

¸ наличия в добываемой продукции сероводорода, необходимости применения специального оборудования аварийной защиты и исполнения оборудования автоматизации;

¸ наличие возможности обеспечения внешнего постоянного электроснабжения и возможных видов генерации электроэнергии по месту;

¸ климатического района расположения объекта, требований к климатическому исполнению оборудования и др. ограничительным условиям.

Сравнение затрат по обустройству с применением энергонезависимых решений и стандартными подходами показывает возможность обеспечить экономию порядка 60 % от объема первоначальных капитальных вложений и обеспечить сокращения сроков проведения работ по автоматизации объектов. Это достигается за счет экономии затрат на проведение изыскательских работ, отсутствие необходимости получения разрешений на землеотводы, незначительные объемы проектных, строительно-монтажных работ в связи с отсутствием работ по коммуникациям и энергоснабжению, значительное снижение эксплуатационных и транспортных издержек, сокращение объемов планово-предупредительных работ.

Опыт применения аналогичных систем на месторождениях подтвердил, что в технологическом комплексе "пласт-скважина-ГСС-УКПГ" применение беспроводных технологий обеспечивает возможность организации ситуационного управления фондом скважин в сжатые сроки при существенном ограничении необходимого финансирования.

Одним из методов повышения надежности и живучести газоносного пласта является создание средств оперативного измерения параметров в области призабойных зон скважин в текущем режиме. Применение таких средств позволяет проводить автоматизированные газодинамические исследования (ГДИ), без выпуска газа в атмосферу в режиме реального времени. Для решения данной задачи был разработан энергонезависимый метод передачи информации на основе беспроводного канала при помощи акустических колебаний [8].

В период опытной эксплуатации комплектом телеметрического оборудования "Сириус-КГС" было выполнено и обработано более 80 измерений на действующих скважинах (глубина ~912м) Комсомольского ГП ООО "Газпром добыча Ноябрьск". Оборудование телемеханики осуществляет при этом сбор параметров со всего куста газовых скважин и обеспечивает передачу информации на верхний уровень телемеханики, в том числе и временно отложенную или искаженную по техническим причинам.

Достоинством энергонезависимых решения является возможность реализации основных функций контроля и управления скважиной без внешнего энергоснабжения на основе применения возобновляемых источников электроснабжения - солнечной и ветровой генерации, термогенераторов, а также постоянных источников электроснабжения на базе дизельных источники и электрогенераторов, изотопных источников и аккумуляторных батарей. Возможно применение и других источников на основе возобновляемых и нетрадиционных источников электроэнергии (Фото. 8.). Часть реализуемых функций по энергоснабжению связана с энергозатратами на обогрев оборудования, управление фонтанной и силовой арматурой, обеспечение электрохимической защиты (ЭХЗ), обеспечение работоспособности систем обнаружения утечками и организацию каналов связи, диагностику оборудования. Создание интеллектуальных (цифровых) скважин уже является порой частным понятием "интеллектуального месторождения" или "цифрового месторождения", что не соответствует требованиям к автоматизированному (цифровому) газовому промыслу. [9-12].

Технология дистанционного (цифрового) управления позволяет обеспечить оперативную динамическую оптимизацию и повышение качества управления процесса добычи за счет алгоритмического формирования управляющих воздействий. (Рис. 6.).

В этом процессе изменения качества управления обеспечиваются в реальном времени:

¸ Автоматизированная подстройка и обеспечение адекватности построенной геолого-технологической модели фактическим показателям промысла;

¸ Автоматизированный расчет материального баланса по скважинам и управление режимами кустов скважин, промыслами и месторождению в целом;

¸ Учет ресурсов, планирование работ, оформление отчетных форм с учетом целевых показателей согласно принятой бизнес-модели и ранжирования показателей;

¸ Оптимизация распределения нагрузки по скважинам, агрегатам и установкам, планирование и организация работ по ремонту, обслуживанию и интенсификации;

¸ Адаптацию системы управления режимами (СУР) месторождения в реальном масштабе времени, соответствие фактическим показателям моделям рисков и режимов;

¸ Обеспечение технологической и экологической безопасности месторождения.

Базовым трендом для цифровых технологий является повторяющийся коррекционный цикл управления: Измерение - Коррекция - Контроль - Прогноз - Воздействие-Контроль. При этом важно техническими средствами обеспечить возможность оперативных измерений, для анализа и оперативного регулирования балансов между месторождениями и отборами по кустам скважин и отдельным скважинам. Повышение качества и сроков принятия решений при разработке и эксплуатации газового месторождения обеспечивается за счет:

¸ получения качественной информации о работе пласта, скважинного и наземного технологического оборудования в реальном масштабе времени;

¸ диагностирования на базе полученной информации режимами работы скважин и установок, методам капитального ремонта;

¸ увеличении степени извлечения углеводородного сырья и дебита скважин путем оптимального управления гидродинамическими режимами, оптимальных методов воздействий на пласт.

Реализация цифровых технологий на стадии падающей добычи позволяет рационально использовать остаточное пластовое давление и обеспечить получение дополнительного экономического эффекта. Цифровая модернизация добычи нефти и газа в режиме реального времени увеличит годовую добычу нефти в 2024 году на 25-30 миллионов тонн нефти и 20-25 миллиардов кубометров газа; запасы легкой нефти и сухого газа - 3 - 8%. [13;14].

Основной задачей цифровой трансформации нефтегазовой отрасли является снижение капитальных и эксплуатационных затрат и увеличение эффективности добычи нефти и газа. Цифровая трансформация затрагивает не только производственную деятельность, но и меняет в процессе внедрения организационные структуры, бизнес, а также имеющиеся социальные и образовательные модели. Мероприятиями в рамках государственной и отраслевой политики при этом являются:

¸ Анализ нормативной деятельности в области инвестиций, обновление имеющейся базы с учетом мировых практик и технологий будущего;

¸ Создание технологических проектных и инженерных консорциумов, что определяется возрастающей сложностью компетенций и инженерных задач, необходимостью выполнения работ в длительной перспективе 2025-2030 г.г.;

¸ Развитие инженерного образования и компетенций специалистов.

Можно ожидать, что не менее 10% от общего количества эксплуатируемых нефтегазовых месторождений будут охвачены цифровыми технологиями нефтегазового производства к 2023-2025 году.

Разработанные энергонезависимые беспроводные решения могут быть также успешно применены для объектов добычи и транспорта газа, нефти и нефтегазоперерабатывающих заводов, химических и других производственных комплексов, имеющих территориально распределенные объекты и отсутствие развитой инфраструктуру, а также иметь применение в сфере ЖКХ и системах мониторинга строительных сооружений и промышленных объектов. Лучшие мировые практики показали эффективность применения принципов "цифрового" месторождения на нефтегазовых объектах, что обеспечивает в процессе эксплуатации увеличение извлекаемых запасов газонефтедобычи не менее 10%, уменьшение времени простоев скважин порядка 50 % от начального уровня и сокращение операционных затрат около 10-25 %.

Библиография:

1. А.Г. Ананенков, Г.П. Ставкин, Э.Г. Талыбов. АСУ ТП промыслов газоконденсатного месторождения Крайнего Севера.ООО"Недра-Бизнесцентр",1999, 230с;

2. Н.А. Еремин. Информационные технологии и автоматизация в нефтегазовой отрасли. Газовая промышленность № 5/674/2012, стр.2-4.;

3. Н.А. Еремин, В.Е. Столяров. Оптимизация процессов добычи газа при применении цифровых технологий. Научно-технический журнал "Геология. Геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений", 6/2018, Разработка нефтяных и газовых месторождений стр.54-61, ISSN 2413-5011, ВНИИОЭНГ, г. Москва.;

4. В.Е. Столяров, С.В. Ларцов, И.А. Дяченко, В.М. Карюк. Организация АСУ ТП распределенных объектов на основе беспроводных сенсорных сетей // Экспозиция Нефть Газ, № 3, 2013, с. 29-33.;

5. В.М. Карюк, С.В. Мороз, А. В. Колмаков. Применение мобильного беспроводного измерительного комплекса для регистрации выноса песка из газопромысловых скважин // Экспозиция Нефть Газ. №1(47) 2016. с.67-70.;

6. В.З. Минликаев, Д.В. Дикамов, В.Е. Столяров, И.А. Дяченко. Газовая скважина как объект автоматизации в современных условиях. //Газовая промышленность, №10 /713/ 2014, 2014г., стр. 52-57.;

7. СТО Газпром 2-2.1-1043-2016. Автоматизированный газовый промысел. Технические требования к технологическому оборудованию и объёмам автоматизации при проектировании и обустройстве на принципах малолюдных технологий.;

8. http://www.gazprom.ru/about/strategy/innovation/.;

9. В.Е. Столяров. Концепция обустройства месторождений, реализованных на принципах малолюдных технологий (интеллектуальное месторождение).//Сборник докладов. Материалы V Международной конференции. Современные технические инновационные решения, направленные на повышение эффективности реконструкции и технического перевооружения объектов добычи углеводородного сырья. Москва 10-13 октября 2016 г. Стр.15-28. ООО "Газпром ВНИИГАЗ", Москва 2016.;

10. А.Н. Дмитриевский, Н.А. Еремин. Цифровая модернизация нефтегазовой экосистемы. 2018. // Актуальные проблемы нефти и газа, 2018, №2 (21), с.1-12.;

11. Zaini, M. Z., Du, K., Zhu, M., Feng, L. J., Yang, H. H., Wei, L., & Liu, Y. (2019, March 22). Yanbei-Unlocking the Tight Gas Green Field Development Potential Through Integrated Technology Application. International Petroleum Technology Conference.;

12. Еремин Н.А., Дмитриевский А.Н., Тихомиров Л.И. Настоящее и будущее интеллектуальных месторождений. // Нефть. Газ. Новации. 2015. № 12. С. 44-49.;

13. Yang, X., Bello, O., Yang, L., Bale, D., & Failla, R. (2019, March 22). Intelligent Oilfield - Cloud Based Big Data Service in Upstream Oil and Gas. International Petroleum Technology Conference.

14. Еремин Н.А., Еремин Ал.Н. Цифровой двойник в нефтегазовом производстве. // Нефть. Газ. Новации. 2018. № 12 (217). С. 14-17.

# data[].attributes.attachment_link.title
Применение беспроводных решений и технологий в цифровой нефтегазовой добыче

# data[].attributes.attachment_link.description
Крупные нефтегазовые месторождения, открытые в 70-80 гг. прошлого века, обеспечили лидирующие позиции России на нефтегазовом рынке. Однако, после 40 лет эксплуатации фактически происходит второй этап повторного освоения этих крупнейших месторождений за счет применения инновационных решений с оптимальным участием персонала и возрастающими требованиями по обеспечению промышленной и экологической безопасности.

# data[].attributes.body
https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-tsifrovoy-transformatsii-rossiyskogo-mashinostroeniya/viewer

# data[].attributes.attachment_link.title
ПЕРСПЕКТИВЫ ЦИФРОВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ РОССИЙСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

# data[].attributes.attachment_link.description
Имущественные отношения в кинематографии: оценка, эволюция, управление

# data[].attributes.body
https://gb.ru/blog/tehnologii-buduschego/

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
В статье рассказывается:

1. 8 технологий будущего, уже меняющие нашу жизнь

2. Технологии будущего в строительстве

3. Технологии будущего в медицине

4. 5 технологий будущего, которые не оставят человечество голодным

5. Технологии будущего, которые кардинально изменят мир

Какие есть сегодня. Технологии будущего - это то, чем будут довольствоваться наши внуки и правнуки. Мир не стоит на месте, все меняется, и это в порядке вещей. Современный человек в детстве и подумать не мог, что спустя 20 лет будет в руках держать смартфон, в котором все: от "банка" до "кинотеатра". Помимо умных телефонов, нас окружают не менее умные дома, города, а также дополненная и виртуальная реальность.

Будут скоро. Через 30-40 лет ученые предрекают появление еще более полезных технологий. Люди получат вакцину от ВИЧ, напечатанные на 3D-принтере органы, экзоскелет, который сделает их сильными, как Халка. А еще они станут ездить в высокоскоростной трубе, как в "Футурама", бесконтактно передавать свою энергию и данные из мозга прямиком в Интернет. Звучит как сценарий фантастического фильма, но это не вымысел, а реальные разработки, которые ведутся уже сегодня.

8 технологий будущего, уже меняющие нашу жизнь

AR - дополненная реальность

Активным пользователям соцсетей хорошо знакома возможность примерить на себя одну из многочисленных масок или улучшить свой внешний вид при помощи фильтров.

Помимо сферы развлечений технология AR применяется для повышения безопасности на дорогах. Например, цель проекта Wayray - облегчить управление автомобилем в условиях плохой видимости. Пешеходы, дорожные знаки и препятствия подсвечиваются и становятся более заметными для водителя.

Близкое к AR направление - MR (смешанная реальность) предполагает взаимодействие с виртуальными объектами. На базе этой технологии работают очки Microsoft HoloLens. Предназначенный для игр гаджет нашел свое применение при обучении студентов медицинских вузов, в туристической сфере и на показах модных коллекций.

Виртуальная реальность

VR позволяет воссоздать любую окружающую действительность, поэтому сфера применения этой технологии обширна. Это и развлечения, и обучающие проекты, и виртуальные экскурсии по музеям, и тренажеры для отработки навыков управления самолетом или автомобилем.

VR-шлемы используются крупными компаниями с целью проведения тренингов для сотрудников. Технологию уже взяли на вооружение Леруа Мерлен, РЖД, X5 Retail Group и сеть ресторанов "Своя компания".

Проект "VR-движение" создан для реабилитационной помощи людям, перенесшим инсульт или получившим спинальную травму. Для них разработан комплекс виртуальных упражнений, которые тренируют мозг и стимулируют работу нервной системы.

Интернет вещей (IoT)

Это цифровая технология будущего, которая позволяет различным устройствам взаимодействовать между собой, не требуя контроля со стороны человека. Самый простой пример - передача данных от счетчиков электроэнергии в расчетный центр. В промышленности IoT применяется для автоматизации конвейеров, отдельных цехов, а иногда и всего производственного цикла.

Интернет вещей успешно используется в отраслях, связанных с изучением текущего спроса и его удовлетворением. В сельском хозяйстве, логистике, ресторанном и отельном бизнесе системы на базе IoT помогают оперативно собирать данные и перераспределять потоки товаров и услуг в зависимости от потребностей клиентов.

В быту интернет вещей не менее востребован: без участия человека осуществляется мониторинг расходов коммунальных ресурсов и настраиваются системы "умный дом".

3D-печать

Возможности 3D-принтеров предполагают их активное использование для решения самых разных задач. Уже сейчас есть бытовые модели, на которых любой желающий может изготовить мелкие предметы или небольшие автомобильные детали.

Скачать файл

Однако наиболее значимой сферой применения 3D-технологий является возможность воссоздавать человеческие органы и ткани. Уже никого не удивишь печатью ушей, носов и глазных яблок, имплантов для восстановления костей, а также печатью кожи прямо на теле пациента.

Беспроводная передача энергии

Станции для бесконтактной подзарядки смартфонов, дронов и автомобилей уже существуют. Ученые из Вашингтонского университета пошли еще дальше: они создали прототип телефона без аккумуляторной батареи, энергия в который будет поступать по Wi-Fi.

Целью разработок в этом направлении является снабжение электроэнергией отдаленных регионов планеты без сооружения и дорогостоящего обслуживания проводных сетей.

Роботы

Механические помощники активно используются в различных сферах: в промышленности, медицине, торговле и быту. Робот-пылесос - самый простой пример того, как человек перекладывает свои функции по уборке жилища на запрограммированное устройство. Это настоящие технологии будущего дома у каждого.

Роботы могут обезвреживать мины, собирать урожай на полях, сортировать и разгружать товары на складах, работать гидами в музеях.

Умный город

Объединение разрозненных автоматизированных устройств в общую систему позволяет реализовать концепцию "умного города", где налажена связь между многочисленными объектами - жилыми домами, учреждениями, коммунальной и транспортной инфраструктурой.

Благодаря этой системе вопросы снабжения и безопасности решаются намного оперативнее и эффективнее. Элементы единой структуры обмениваются информацией между собой, что позволяет предупреждать дорожные пробки, пополнять товарные запасы, вовремя вывозить отходы и т. д.

Уже сегодня по принципу "умного города" функционируют отдельные районы в Амстердаме, Стокгольме, Барселоне, Москве и Тель-Авиве.

В России действуют системы "Электронная Москва", "Активный гражданин", "Единая медицинская информационно-аналитическая система", упрощающие взаимодействие людей с различными учреждениями.

Настоящий искусственный интеллект

Работы в этом направлении активно ведутся, и в недалеком будущем мы сможем получить киберпомощников, способных понимать человеческие эмоции и даже реагировать на шутки. Это возможно благодаря программам распознавания выражения лица.

В перспективе ученые надеются создать устройства с искусственным интеллектом, которые будут анализировать реальность и самообучаться: делать выводы, планировать свою деятельность и самостоятельно достигать поставленных целей.

Конечно, это далеко не все технологии будущего, которые уже существуют на сегодняшний день. Свежие идеи появляются в светлых головах разработчиков постоянно, и внедрение инноваций, делающих нашу жизнь удобнее и проще, происходит регулярно.

Технологии будущего в строительстве

Из пробкового дерева после обработки химическими реагентами и эпоксидной смолой получился уникальный материал: прочный, биоразлагаемый, экологически чистый. Инновационная технология будущего, разработанная шведскими учеными, делает древесину на 85 % прозрачной.

Специалисты считают, что такой материал может составить серьезную конкуренцию стеклу. Кроме того, из него можно производить ячейки солнечных панелей. В перспективе прозрачное дерево может стать основным элементом для возведения экологичного жилья.

В странах с высокой плотностью населения и недостатком пахотных земель возникают проблемы с выращиванием пищевых культур в достаточном количестве. Вертикальные фермы стали настоящей находкой для Японии и Сингапура, а также других островных государств, испытывающих дефицит территорий для классического земледелия.

Рынок сити-фермерства активно развивается, его считают перспективным многие венчурные фонды. Вертикальное расположение грядок не только экономит место и ресурсы, но и служит толчком к развитию инновационных технологий полива и подкормки растений.

Жидкокристаллическая пленка, к которой подключен ток низкого напряжения, помещается между двумя слоями стекла. В результате получается материал с переменной прозрачностью: в неактивном состоянии он матовый, а при включении кристаллы упорядочиваются, и сквозь стекло становится все видно.

Окна и перегородки из смарт-стекла позволяют обходиться без штор и жалюзи. Пленки могут быть любого цвета, что дает дизайнерам простор для фантазии: они могут создавать интерьеры в различных цветовых гаммах. Кроме того, такое стекло защищает от ультрафиолетовых лучей, сберегает тепло и может использоваться как проекционная плоскость.

Получить подборку бесплатно

Уже скачали 14651

Американские ученые придумали, как наделить распространенный строительный материал свойствами суперконденсатора - устройства, которое очень быстро запасает и отдает энергию, но не способно ее сохранять длительное время, как аккумулятор.

Кирпичи обрабатывают особым реагентом при высокой температуре, а сверху покрывают эпоксидной смолой. Это новые технологии будущего, которые открывают доселе невиданные возможности для архитекторов.

По мнению авторов проекта, их изобретение может с успехом применяться в строительстве и в промышленности. Несмотря на недолгое хранение энергии, этот процесс может повторяться сотни тысяч раз в час.

Если подключить такой кирпич к источнику энергии, например, ветряку, можно использовать его для освещения внутренних помещений здания. Пока 60 кирпичей могут питать энергосберегающую лампу почти целый час, но в процессе работы над изобретением могут быть достигнуты более весомые результаты.

Самовосстанавливающийся "живой бетон"

В научной лаборатории Университета штата Колорадо разработали инновационный материал, соединив песок и гидрогель и поместив туда цианобактерии. Получилось подобие бетона, который способен восстанавливаться при повреждении.

В процессе роста бактерии поглощают углекислый газ, а после отмирания превращаются в карбонат кальция - основной ингредиент в производстве бетона. Около 14 % организмов выживает, и при создании подходящих для размножения условий способны заполнить трещины и сколы.

Американские исследователи уверены, что эти особенности "живого бетона" помогут людям осваивать Арктику, африканские пустыни или поверхность Марса и Луны.

За изобретение этого революционного материала 21 века русские ученые Новоселов и Гейм, работающие в Университете Массачусетса, получили Нобелевскую премию.

Графен - самый прочный, легкий и электропроводящий вариант углеродного соединения. Он может использоваться в суперконденсаторах и батареях, которые будут быстро заряжаться. Из него можно делать гибкие дисплеи, солнечные батареи, антикоррозийные краски и покрытия. Как только будет найден способ производства графена в промышленных масштабах, начнется новая эра промышленности.

Современные технологии будущего востребованы и в коммунальной сфере. Почти четверть потребляемой человечеством энергии тратится на обогрев зданий в холодное время года. При этом сжигается колоссальное количество нефти, угля или газа. Ученые постоянно ищут альтернативные способы поддерживать в помещениях комфортную температуру. Один из наиболее перспективных вариантов - тепловые насосы.

Основной принцип работы такого устройства схож с тем, что лежит в основе функционирования любого холодильника, только в обратном направлении. Тепловой насос собирает тепло из окружающего пространства и высвобождает его внутри обогреваемого помещения.

Работы над тепловым насосом ведутся в США. Ожидается, что в 2022 году прибор поступит в массовое производство.

Технологии будущего в медицине

Идея наделить это популярное приспособление для коррекции зрения другими полезными функциями приходит исследователям из разных стран. Компания DeepOptics (Израиль) разработала и выпускает Omnifocals - очки, способные самостоятельно измерять расстояние до объекта и настраивать фокус. Microsoft предлагает Grabella для измерения артериального давления обладателя этого гаджета. Очки Emteq могут определить наличие неврологических расстройств по голосу и мимике человека.

Устройства Relúmĭno и ICI Vision позволяют людям с плохим зрением воспринимать окружающую действительность в лучшем качестве. А создатели очков Vuzix предоставили нам возможность видеть мир глазами другого человека.

Цифровые двойники для контроля за здоровьем

Авторы фантастических произведений представляли медицинское обследование будущего как полное сканирование организма для выявления признаков заболеваний. За одну процедуру врачи получали бы максимум информации о работе организма и определяли проблемные места. Создатели аппарата Q Bio практически реализовали прогнозы фантастов, создав прибор, способный решить эту задачу.

Интенсив "Путь в IT" поможет:

Получить подборку бесплатно pdf 4,8mb doc 688kb

Сканер, выпущенный американской компанией, формирует трехмерный образ пациента на основе измерения сотни биомаркеров. Он определяет уровень гормонов, жировых отложений вокруг внутренних органов, маркеры воспаления для всех видов рака и так далее. Итогом исследования становится создание цифрового двойника человека, который можно использовать для мониторинга и впоследствии обновлять по результатам назначенного лечения.

Компания Q Bio рассчитывает внести свой вклад в развитие превентивной медицины. Внедрение подобных сканеров в массовую практику позволит обнаруживать опасные заболевания на ранней стадии и своевременно принимать меры для их лечения.

CRISPR и генная терапия, направленная на увеличение продолжительности жизни

Перед учеными стоит задача не просто продлить людям жизнь, но и сделать старость полноценным периодом, без свойственных пожилому возрасту недомоганий. Человек должен не просто существовать долгие годы, а вести активную жизнь, быть здоров и физически, и ментально. Для этого уже сегодня применяется генная терапия: в поврежденные клетки вводится генная конструкция, которая исправляет работу организма.

Метод CRISPR-Cas9 помогает избавлять пациентов от проблем, вызванных генетическими заболеваниями. Технология основана на редактировании последовательности ДНК. С каждым годом этот способ становится все более доступным и дешевым благодаря новым открытиям в этой отрасли.

Средство для защиты от вируса иммунодефицита не создано до сих пор, но его разработкой активно занимается компания Moderna, применяя для этого mRNA-технологию, уже использованную в вакцине против Covid-19. На 2022 год намечено завершение клинических испытаний.

mRNA-вакцина от малярии также находится в стадии подготовки к первому применению на людях. Исследователи из Университета Оксфорда надеются получить положительные результаты испытаний в ближайшее время.

5 технологий будущего, которые не оставят человечество голодным

1. Холодильник, наполняющий себя сам. В суете рабочих будней мы часто забываем купить нужные продукты. Эту функцию берут на себя современные холодильники, подключенные к системе "умный дом". Прибор сверяет продукты в наличии с запрограммированным перечнем и заказывает те, которые закончились. Заявка отправляется в службу доставки, деньги списываются с привязанной карты, а вам остается только получить еду и разложить по полкам.

2. Еда из 3D-принтера. Стремительное развитие этой технологии позволяет надеяться, что совсем скоро продукты можно будет просто печатать на бытовом 3D-принтере. Эксперименты в этом направлении проводят несколько компаний, так что времена, когда приготовление завтрака будет заключаться в нажатии кнопки на печатающем устройстве, не за горами.

3. Лабораторное мясо. Население Земли растет, и некоторые страны уже испытывают постоянный дефицит продовольствия, особенно животного белка. Решением этой проблемы может стать выращивание искусственного мяса на специальных "фермах". Такой способ добывания еды позволит снизить экологический ущерб от животноводства, накормить голодающих и снабдить полезным белком вегетарианцев.

4. Биохолодильники. Участник конкурса Electrolux Design Lab дизайнер Юрий Дмитриев предложил принципиально новый вариант хранения продуктов. В его холодильнике нет полок, отделений и даже дверей. Он не нуждается в электроэнергии для поддержания низкой температуры. Еда помещается в биополимерный гель, который сохраняет продукты за счет света, генерируемого при низкой температуре. Разместить такой биохолодильник можно на стене или на потолке.

5. Лабораторные молочные продукты. В основе этой технологии будущего лежит процесс ферментации, в результате которой ученые получают казеин, сыворотку и молочные белки. Процесс считается более простым, чем выращивание искусственного мяса, а значит, весьма перспективным. Первые инновационные молочные продукты уже можно найти на полках американских магазинов. Сейчас исследователи работают над улучшением вкусовых качеств искусственных молока, сыра и мороженого.

Технологии будущего, которые кардинально изменят мир

В The Boston Consulting Group уверены, что в ближайшем будущем городской автомобильный парк уменьшится на 60 % благодаря применению беспилотных автомобилей. Количество аварий сократится на 90 %, а объем выхлопных газов - на 80 %.

В России разработкой беспилотников занимается Яндекс, такие автомобили уже можно увидеть в Москве и Казани. Компания "Старлайн" тоже работает в этом направлении. Производимое ею охранно-телематическое оборудование устанавливается в любой автомобиль.

Беспилотник "Старлайн" отлично показал себя во время испытаний 2019 года, которые происходили в условиях зимы. За 2 часа 47 минут он проехал по городским улицам 50 километров.

Заманчивые перспективы открывает использование беспилотного общественного транспорта. Поезда без машиниста уже курсируют по железным дорогам в Дубае, Сингапуре, Ванкувере, Париже, Токио. РЖД тоже присматривается к поездам-беспилотникам, их первое тестирование прошло в 2019 году.

Устройства, предназначенные для поддержания организма в период восстановления после тяжелых травм, помогающие поднимать грузы и преодолевать сложный ландшафт в пеших походах, без устали долгое время работать сидя и стоя.

В России разработкой экзоскелетов занимаются компании ExoAtlet и Symbionix, а промышленные модели выпускают Exorise и ExoChair.

Внедрение этой инновационной технологии станет огромным шагом в будущее. Речь идет о подключении мозга человека к Интернету для прямого обмена данными, без использования гаджетов-проводников. Перспективы развития нейронета поистине безграничны. Например, можно организовать разработку проекта силами команды, в которую будет входить большое количество людей.

Прорыва в этой области можно ждать от Илона Маска, его Neuralink пока ближе всех к реализации идеи "общего мозга".

Проблема хранения огромных объемов информации актуальна для всех сфер современной жизнедеятельности. Сегодня она решается созданием облачных хранилищ, но им требуются регулярное обновление и выполнение резервных копий. В РХТУ имени Менделеева разработали жесткий диск, на котором информация будет храниться сто тысяч лет. Изготовлен вечный диск из кварцевого стекла, которому не страшны ни вода, ни огонь, ни радиация.

Невзламываемый квантовый интернет

Консалтинговая компании Gartner прогнозирует, что в ближайшее время расходы бизнеса на облачные решения приблизятся к 30 %. Чтобы обеспечить конфиденциальность информации, понадобится высокая степень защиты размещенных в таких хранилищах данных. Это возможно благодаря квантовым вычислениям.

Работой над будущей технологией заняты ученые Делфтского Технологического Университета в Нидерландах. Тестирование первой сети, основанной на квантовой запутанности, уже осуществлено.

Идея облегчить перемещение жителей городов, создав специальные транспортные трубы, как в мультсериале "Футурама", вдохновила компанию Hyperloop Transportation Technologies (HTT) на разработку этой инновационной концепции. Предполагается, что люди будут передвигаться между городами по вакуумным трубам в закрытых капсулах со скоростью, превышающей скорость звука.

Инициаторы проекта уверены, что перевозки будущего превзойдут все существующие способы перемещения в пространстве по скорости и комфорту для пассажиров, к услугам которых будут цифровые экраны, а время в пути пролетит незаметно, даже если речь идет о значительных расстояниях.

Все варианты применения этой технологии трудно перечислить. С ее помощью можно проектировать здания, исследовать космическое пространство и внутренности вулканов, рисовать в воздухе и решать тысячи других задач, требующих трехмерной визуализации.

В ближайшем будущем возможности бионики позволят не просто заменять утраченные органы, но и наделять людей сверхспособностями. Мы сможем видеть то, что сегодня недоступно нашим глазам, благодаря вживлению камер, быстрее бегать и выше прыгать, преодолевать большие расстояния и не уставать.

Но самое перспективное направление в этой сфере - вероятность научить человека управлять электронными устройствами силой мысли. Работы в этом направлении активно ведутся, поэтому природные способности человека вскоре станут всего лишь базой для его новых фантастических возможностей.

Каждое следующее поколение электронных устройств становится тоньше. Эта тенденция позволяет надеяться, что совсем скоро станут реальностью компактные чипы, которые можно помещать под кожей.

Записанная на них информация поможет моментально опознать человека, получить данные о его группе крови, хронических заболеваниях, аллергии на лекарственные препараты, а также информацию о близких родственниках. Представьте, насколько это упростит работу медиков, спасателей, полиции.

Подкожные чипы смогут мониторить состояние организма и передавать сведения в медицинские центры. Человек сможет открывать дверь в дом, заходить в фитнес-зал, оплачивать проезд, заказывать товары, просто прикоснувшись рукой к датчикам.

Смартфоны - неотъемлемая часть нашей повседневности, но современные модели все еще далеки от совершенства. Их легко разбить, сломать, испортить, уронив в воду. Создатели гаджетов ведут разработки, результатом которых станут телефоны нового поколения. Предполагается, что они будут походить на кусок гибкого пластика, которому не страшны любые виды физического воздействия.

О транспорте без водителей мы уже говорили, однако сейчас речь пойдет об очень важной для людей сфере технологий будущего - снабжении различными товарами, которое невозможно без регулярных грузовых перевозок. Фуры, управляемые компьютерами, будут намного безопаснее: электронный "водитель" не отвлекается от дороги, не лихачит, ему не нужен перерыв на сон, еду и отдых. Расход топлива будет ниже, а сами перевозки - выгоднее и эффективнее.

Mercedes и Peloton всерьез занимаются изучением перспектив массового использования беспилотных грузовиков. Если расчеты покажут, что такой подход обещает компаниям реальную выгоду, есть вероятность, что водители-дальнобойщики в одночасье лишатся работы. Им придется освоить смежную специальность, например, стать экспедиторами при перевозимых грузах.

Мы не знаем наверняка, какими будут технологии будущего, но основные тенденции развития науки позволяют предположить, что грань между живыми людьми и искусственным разумом будет постепенно стираться. Не исключено, что наши правнуки будут жить в совершенно иной реальности. Хорошо это или плохо, покажет время.

# data[].attributes.attachment_link.authors[].name
Редакция сайта GeekBrains

# data[].attributes.attachment_link.title
Технологии будущего, которые уже начали менять мир

# data[].attributes.attachment_link.description
В статье рассказывается: 8 технологий будущего, уже меняющие нашу жизнь Технологии будущего в строительстве Технологии будущего в медицине 5 технологий будущего, которые не оставят человечество голодным Технологии будущего, которые кардинально изменят мир Какие есть сегодня. Технологии будущего - это то, чем будут довольствоваться наши внуки и правнуки.