Каждый год в крупнейших городах сотни люков выбрасывают дым, загораются или даже взрываются.
По данным американской коммунальной фирмы Con Edison, в одном только Нью-Йорке ежегодно происходит более 2000 таких инцидентов. В то время как только небольшая часть от общего числа событий являются взрывами, они, очевидно, представляют наибольший риск для безопасности. Кабели в Нью-Йорке имеют широкое распределение по срокам службы с 1930-х годов до сегодняшнего дня, со средним сроком около 40 лет. Кроме того, система CE является одной из крупнейших подземных электрических систем в США, с кабелем длиной более 90 000 миль и 267 000 колодцев и ящиков для обслуживания. Для безопасного и надежного управления этой обширной системой Con Edison использует инновации.
Коренной причиной этих событий является сочетание устаревшей энергетической инфраструктуры, растущей урбанизации и суровых погодных явлений. Например, смесь тающего снега и дорожной соли может вымыться в люки, что приведет к изгибу электрических кабелей. Этот идеальный шторм также усугубляется тенденцией реактивного обслуживания, которая решает проблему только после того, как что-то пошло не так. Традиционно, обнаружение выполнялось вручную, но с сотнями тысяч люков невозможно проводить регулярные физические проверки.
Эта проблема также возросла в Великобритании в последние годы, когда те же причины начинают оказывать влияние, и число несчастных случаев растет. А вытекающие из этого последствия взрывов не только ограничиваются длительными и дорогостоящими отключениями электроэнергии и ущербом имуществу, но и могут привести к гибели людей в результате травм или даже поражения электрическим током. Женщина в Нью-Йорке была убита после соприкосновения с наэлектризованной металлической крышкой после того, как неизолированные провода вынесли заряд над землей, потому что соль, которая является проводником, использовалась для чистки дорог.
IoT приходит на помощь
Компания Plextek работает со специалистом по сенсорам CNIGuard, чтобы разработать решение, основанное на Интернете вещей. Система мониторит газ, напряжение тока, искрения, соленость, температуру и влажность с помощью встроенных датчиков IoT, расположенных под землей. Усиленные датчики затем передают эти сигналы на приборную панель на смартфоне, ноутбуке или другом устройстве по радио, сотовой связи, PSTN, волоконно-оптической или спутниковой связи. Затем система использует мощную облачную аналитику для выявления и прогнозирования условий, которые могут привести к инциденту, поэтому можно предпринять превентивные действия, чтобы избежать потенциальной катастрофы.
Первая система была установлена Con Edison в Нью-Йорке, и с помощью датчиков коммунальная компания осуществляет удаленный мониторинг уровня газа, а также температуры и напряжения, связанных с оборудованием в местах их подземного расположения. Сотрудники могут просматривать данные об условиях на ежедневной основе, а также генерировать оповещения, если условия выходят за допустимые пределы.
Уйти в подполье
Существуют проблемы, связанные с мониторингом состояния подземных сооружений. Дождь и мусор, а также высокопроводящая соленая вода зимой от таяния снега — все вымывается в них в течение всего года, поэтому область влажная и грязная, а листья, другие посторонние частицы и крысы могут повредить датчики. Чтобы помочь смягчить это, датчики помещены в прочный контейнер размером с обувную коробку, который также включает в себя модем, камеры и аккумулятор. Он предназначен для включения датчиков температуры, окиси углерода, акселерометра и давления, а также позволяет собирать инфракрасные (ИК) и видимые изображения. Встроенная ИК-камера может обнаруживать горячие точки на кабелях, чтобы пользователи точно знали, где следует ремонтировать конструкцию.
Блок датчиков обычно монтируется на стене внутри электрической конструкции рядом с отверстием люка. После включения он начинает передавать сотовый сигнал, а светодиодный индикатор мигает зеленым, указывая на то, что он подключен к облачному серверу. Он может работать от батареи, срок службы которой составляет около трех лет, или от беспроводного источника питания от кабелей.
Если обнаруживаются какие-либо аномалии за пределами заданного порогового значения, устройство автоматически и немедленно отправляет эти данные на сервер, и коммунальное предприятие получает предупреждение. Пользователи также могут получить доступ к ИК-изображениям и стандартным изображениям с камер, чтобы увидеть, что происходит под землей. Программное обеспечение предоставляет приборную панель, предлагающую ежедневные отчеты, карты и изображения подземных туннелей. Дополнительное использование искусственного интеллекта и машинного обучения также позволяет технологии повысить эксплуатационную предсказуемость инфраструктуры утилиты, выступая в роли виртуальной инспекционной группы и уменьшая необходимость в отправке бригад технического обслуживания для физического открытия люков.
Con Edison — первая коммунальная компания в США, которая внедрила решение на основе IoT от CNIGuard, и начала развертывать датчики в 2017 году. С тех пор она расширила технологию до более 266 000 крышек люков компании.
Стэнли Дж. Льюис, руководитель отдела по проектированию распределения, пояснил: «Мониторинг смог показать нам, что кабель или соединение нуждаются во внимании или ремонте. Таким образом, технология помогла нам повысить безопасность и надежность системы и предотвратить опасные инциденты, а также более распространенные повреждения, которые могут привести к перебоям в электроснабжении и снизить потребность в дорогостоящем ремонте, путем выявления проблемы до ее обострения».
Будущее Интернета вещей и коммунальных услуг
В настоящее время планируется, что коммунальные компании будут продолжать внедрять инновации, внедряя технологию IoT не только под землей, но и для инфраструктурных приложений, таких как уличное освещение, чтобы определить, когда оборудование может потребовать технического обслуживания. Для этого важно определить множество способов, с помощью которых эти датчики могли бы питаться с помощью беспроводных методов сбора энергии, а также встроенные функции безопасности. Было много нововведений, включающих различные датчики в систему с низким энергопотреблением и обеспечивающих измерения датчиков в цепи с низким энергопотреблением. Если есть возможность разработать версию с большим количеством камер, существует потенциал для аналогичных решений в других промышленных условиях, таких как газоперерабатывающие заводы, а также для «умных» городов и воздушных линий для железных дорог.
