Опыт внедрения

Опыт применения цифровых автономных сейсмических систем с беспилотным летательным аппаратом (БпЛА). 

Совместное использование цифровых автономных сейсмических систем (ноды) с БпЛА позволяет выполнить контроль качества данных. При этом сохраняются такие достоинства этих систем, как гибкость в использовании и надёжность. 

В результате разработки изготовлена компактная мобильная сейсмическая станция, обеспечивающая автономную регистрацию широкополосных 3C данных с высокой разрядностью, а также взаимодействие с БпЛА по беспроводному каналу. 

Разработан механизм захвата и транспортировки модулей с помощью БпЛА. Информация, передаваемая на БпЛА, позволяет оператору в близком к реальному времени режиме контролировать техническое состояние сейсмической системы и качество получаемых данных.

В качестве первичного чувствительного элемента использован молекулярно-электронный геофон с расширенной рабочей полосой частот 1-250 Гц, цифровая система обеспечивает автономную высокоразрядную регистрацию сейсмических данных, передачу блоков данных для контроля их качества на БпЛА и автоматическую калибровку регистрирующих каналов.

Арктика

Опыт применения подводных сейсмографов на основе сейсмических датчиков Р-сенсорс в Арктике для оценки сейсмической опасности.

В 2018-2020 гг. были использованы первые результаты нескольких пилотных установок подводных сейсмографов, разработанных в Институте океанологии им. П.П.Ширшова и в ИП Ильинский А.Д.

Подводные сейсмографы оборудованы двумя типами широкополосных молекулярно-электронных датчиков производства Р-сенсорс в двух модификациях: CME-4111 (120 сек - 50 Гц) и CME-4311 (60 сек - 50 Гц).

Исследования проводились в море Лаптевых в различных условиях.

Основные характеристики широкополосных молекулярно-электронных датчиков, такие как допустимые углы установки, диапазон рабочих температур, чувствительность и динамический диапазон, оказались подходящими для получения записей в арктических условиях для решения сейсмологических задач.

Опыт применения сейсмических приборов Р-сенсорс на Сахалине и Кунашире совместно в Институтом морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук (Case Study, pdf). 

В проекте по исследованию сейсмичности Сахалина с применением сейсмодатчиков нового типа была поставлена задача изучить строение верхней части литологического разреза и уточнить состав и свойства почв местности в местах размещения оборудования. 

В предложенном решении использовались широкополосный сейсмометр СМЕ-6111, регистратор сигналов NDAS-8226 и специально изготовленный для этой задачи гидрофон производства Р-сенсорс. 

Результаты исследований показали, что молекулярно-электронные приборы Р-сенсорс по основным метрологическим показателям (частотный и динамический диапазоны, уровень собственных шумов) не уступают лучшим образцам электромеханических приборов и могут применяться при обработке текущей сейсмологической информации.

Иран 

В иранском городе Исфахане разработана новая система сейсмического мониторинга для измерения вибраций от метро на исторические здания. В системе применяются сейсмометры и геофоны производства Р-сенсорс, а также регистраторы иранской компании Geoarmatech (опыт применения на английском языке, pdf). 

Исследование проводилось, чтобы разработать новую систему мониторинга для исторических зданий и сравнить результаты измерений по методу оценки общей вибрации Федеральной транспортной ассоциации (Federal Transportation Association, FTA) с измерениями на источнике вибраций. 

Для целей исследования мониторинг проводился в течение 1 года. Была разработана новая система мониторинга, которая состоит из аналоговых сейсмометров CME-4211 и геофонов MTSS-1001 Р-сенсорс, а также регистраторов GeoArm-R24 производства Arman Fanavaran Zamin - Geoarmatech. 

Результаты исследований подтвердили целесообразность новой системы мониторинга, которая предоставляет более надёжные прогнозы по сравнению с измерениями по методу FTA. Также результаты показали, что уровень грунтовых вод сильно влияет на вибрации и точность прогнозов.

В журнале "Наука и технологические разработки" опубликована статья "Вмораживаемый автономный геогидроакустический буй нового поколения". 

Геогидроакустический ледовый буй - это законченный измерительный автономный прибор, включающий аналоговый однокомпонентный молекулярно-электронный измеритель типа CME-4211V (на основе МЭП), источник тока, регистратор сейсмических сигналов типа NDAS-8224. 

Сейсмические датчики, построенные по технологии МЭП (молекулярно-электронный перенос), представляют собою надёжные приборы - они не требуют ни специальных средств, ни методик при транспортировке и установке, не нуждаются в обслуживании или центрировании массы. При этом такие приборы хорошо подходят для полевых измерений и быстрого развёртывания сейсмической сети. 

В статье приведены долговременные сопоставительные измерения приборов Streckeisen, Guralp и CME (Р-сенсорс), а также подтверждена работоспособность нового прибора и соответствие мировым аналогам по ключевым характеристикам. 

Авторы статьи - доктора и кандидаты физико-математических наук.

Опыт применения акселерометров "Р-сенсорс" совместно с турецкой компанией Teknik Destek Grubu (Case Study, pdf). 

Заказчиком была поставлена задача установить систему мониторинга зданий в реальном времени в соответствии с новыми нормами, чтобы контролировать и записывать сейсмические колебания двух высотных зданий в Стамбуле, Турция.

В предложенном решении использовались акселерометры сильных движений MTSS-1031A и MTSS-1033A ("Р-сенсорс") и сейсмических регистраторов TESTBOX-2010 и специальное программное обеспечение MONSTER (Monitoring of Structures in Real Time), разработанное специалистами Teknik Destek Grubu.

Подобные системы используются не только для предупреждения о землетрясениях, но также и при измерении других нагрузок, таких как старение конструкций, глубокие раскопки и прочее.

Журнал Seismic Instruments опубликовал статью "Feasibility of Using Molecular-Electronic Seismometers in PassiveSeismic Prospecting: Deep Structure of the Kaluga Ring Structure from Microseismic Sounding" (Возможность использования молекулярно-электронных сейсмометров в пассивной сейсморазведке: глубокое изучение калужской кольцевой структуры методом микросейсмического зондирования).

 

Исследование проводил Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН) - крупнейший центр мировой и российской геофизики, основанный в Москве в 1928 году.

Микросейсмическое зондирование было выполнено вдоль геофизического профиля, пересекающего центральную часть структуры, с одновременным сбором данных с помощью молекулярно-электронного и обычного сейсмометров в каждой точке измерения. Были собраны экспериментальные данные о распространении волн Релея вдоль криволинейной поверхности.

В итоге возможность использования молекулярно-электронных сейсмометров производства "Р-сенсорс" для пассивных сейсмических исследований была подтверждена результатами сравнительного анализа вертикальных геофизических поперечных сечений и результатами ряда лабораторных испытаний.

Журнал The Journal of Seismology опубликовал статью "New seismic array solution for earthquake observations and hydropower plant health monitoring" (Новое сейсмическое решение для наблюдения за землетрясениями и мониторинга исправности гидростанций). 

Уникальные данные были получены с использованием углового сейсмометра METR-03. Датчик угловой скорости турбины назван существенным дополнением системы безопасности, который при установке совместно с акселерометром в машинном зале может поднять на новый уровень эффективность детектирования опасности кавитации.

Трёхкомпонентные компактные сейсмометры CME-4311 совместно с другим оборудованием применялись для проведения крупномасштабных испытаний прочности ледяных полей. 

По итогам испытаний была опубликована статья "Опыт крупномасштабных испытаний прочности ледяных полей на изгиб в Карском море и море Лаптевых" в научно-техническом вестнике НК "Роснефть" от коллектива авторов из НК "Роснефть", ФГБУ "ААНИИ", ООО "Арктический научно-проектный центр шельфовых технологий".

На побережье Азовского моря в районе Голубицкого грязевого вулкана (Темрюкский район Краснодарского края) в рамках экспедиции, организованной Институтом физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, проводились испытания подводной автономной беспроводной сейсмостанции, разработанной инженерами Центра молекулярной электроники МФТИ и "Р-сенсорс". 

Благодаря своей герметичной конструкции, сейсмостанция может использоваться в переходных зонах суша-море при частичном или полном затоплении. Встроенная Li-Ion аккумуляторная батарея позволяет использовать сейсмостанцию в автономном режиме в течение нескольких суток, в то время, как наличие беспроводного интерфейса Wi-Fi дает возможность бесконтактного считывания записанной информации. Для определения координат и подстройки опорного генератора используется спутниковый приемник GNSS/GPS, а в качестве чувствительных элементов применён модифицированный блок высокочувствительных геофонов на основе трёхкомпонентного датчика MTSS-2003.