Критична інфраструктура стала однією з головних мішеней ворога під час війни. Забезпечити безперебійне електропостачання, опалення та зв’язок – одне з найважливіших питань безпеки країни. Енергетики в усіх регіонах країни вражають швидкістю відновлення пошкоджених ворогом мереж. Прогнозувати ризики щодо відбудови й сталої роботи об’єктів критичної інфраструктури допомагають і науковці. За кошти грантового фінансування НФДУ вчені Національного університету «Львівська політехніка» і Львівського державного університету безпеки життєдіяльності виконали проєкт «Оцінювання та прогнозування загроз відбудові та сталому функціонуванню об’єктів критичної інфраструктури».
Що ж пропонують науковці? Про це запитуємо керівника проєкту, професора кафедри інформаційно-вимірювальних технологій Львівської політехніки Ореста Кочана.
Науковець розповів, що з критичними сервісами він і його колеги працюють уже не один рік. Зокрема, досліджували якість і точність вимірювань роботи об’єктів критичної інфраструктури. Рекомендації, підготовлені за результатами цих досліджень, важливі, наприклад, під час ремонтних робіт на енергогенеруючих об’єктах.
«Кафедра інформаційно-вимірювальних технологій спеціалізується саме на вимірюваннях. Ці вимірювання допомагають зрозуміти, що відбувається в тій чи іншій ситуації, – зазначив співрозмовник. – Ми співпрацювали з експертами з екології, безпеки функціонування будівель та об’єктів критичної інфраструктури, а також зі спеціалістами, які розробляють таку інфраструктуру. Так сформувалася команда однодумців, здатна разом досягати цілей, які поодинці були б нереальними. Це яскравий приклад ефективної міждисциплінарної взаємодії».
Ми бачили, як у темряву занурювалися міста-мільйонники
Коли НФДУ оголосив конкурс «Наука для відбудови України у воєнний та повоєнний періоди», команда вже мала досвід і чітке бачення, тому без вагань подала заявку. «Ми бачили, як під час перших блекаутів у темряву занурювалися міста-мільйонники… Розуміли, що потрібні конкретні рекомендації – як діяти в екстремальних умовах, як мінімізувати збитки й швидко відновити функціонування інфраструктури», – згадує Орест Кочан.
Науковці вирішили протестувати свої методи на невеликих об’єктах – серверних станціях. «Ми зробили розрахунки на основі серверної станції Львівської політехніки, – пояснив керівник проєкту. – Після виконання дослідження запропонували університету рекомендації, як покращити умови роботи серверної кімнати. Раді, що наші пропозиції й технології виявилися корисними». Напрацювання можна масштабувати на регіональному чи державному рівні, наприклад, для сталої роботи електро- чи теплостанцій.
Проєкт має кілька складових: вимірювальну, екологічну, безпекову. За словами співрозмовника, дослідники поєднали теоретичні підходи (моделювання) і практичні (створення вже готових систем і пристроїв).
У рамках вимірювальної складової науковці розробили методи підвищення точності вимірювань. Це дозволило точно й швидко визначати температуру серверів.
На основі математичного моделювання виконавці проєкту розробили комплексну оцінку екологічних систем. «Ми можемо оцінити стан системи, бачити тенденції розвитку, при потребі коригувати», – зазначив науковець. Моніторити стан довкілля в режимі реального часу допомагають онлайн-карти.
Не менш важливий напрям – безпека об’єктів критичної інфраструктури. Науковці розробили методи оцінювання ризиків щодо відбудови і сталого функціонування об’єктів критичної інфраструктури, а також модель управління ризиками. «Це дало змогу вивчити критичні умови і підготувати рекомендації, як уникнути екстремальних ситуацій або максимально зменшити їхню ймовірність», – наголошує керівник проєкту.
Команда працювала в умовах дефіциту електроенергії та блекаутів, з автономними джерелами живлення. Від безперебійної роботи серверної залежало функціонування всього університету. Щоб робота серверної була стабільною, вчені розробили методи підвищення енергоефективності. «Мусимо використовувати енергію максимально ефективно, – додав співрозмовник. – За допомогою цих методів можна зменшити споживання електроенергії і, зокрема, менше платити».
За результатами досліджень спроєктовано систему моніторингу температури серверної кімнати університету, виготовлено її макет і проведено експериментальні випробування. Ця система допомагає ефективніше долати проблеми з електропостачанням.
Точність сенсорів підвищили завдяки «розумовій енергії»
Також вчені створили кіберфізичну систему, що моніторить і прогнозує стан ґрунту, та онлайн карту. Система вимірює вологість, кислотність, температуру ґрунту та вміст важких металів, який може зростати після ракетних атак.
Запитуємо: як працює система і де її встановили?
Науковець пояснив, що система складається з сенсорів, які вимірюють стан ґрунту, води й повітря; вузла збору даних та програмного забезпечення. «Ми встановили сенсори неподалік об’єкта, який не раз ставав мішенню для ворога», – розповідає Орест Кочан.
Транспортувати і монтувати прилади, встановлювати сенсори, проводити вимірювання та опрацьовувати дані допомогли студенти університету. «За результатами цих вимірювань захищено вісім магістерських робіт та одну дисертацію доктора філософії, – з гордістю зазначив науковець. – Після війни потрібно буде відновлювати ґрунти. Наші випускники вже мають відповідний досвід. Упевнений, що ці фахівці будуть дуже затребувані».
Розробляти кіберфізичну систему допомагала й аспірантка Тетяна Федишин під керівництвом учасниці проєкту Тетяни Бобели. Результати досліджень стали корисними під час роботи над дисертацією.
«Моя задача — підвищення точності сенсорів. Ми придбали недорогі українські сенсори-термістори й суттєво їх вдосконалили за допомогою методики калібрування. Інакше кажучи, підвищили точність вимірювань не за рахунок дорогого обладнання, а завдяки «розумовій енергії», — жартує пан Орест.
Систему моніторингу вже використовує аграрна компанія. Також науковці розробили проєкт державного стандарту щодо регулювання роботи об’єктів критичної інфраструктури, який нині доопрацьовується.
Запитуємо також: яка команда виконала цей проєкт і що було найскладнішим?
Дослідник розповів, що екологічну частину досліджень виконали молоді кандидатки наук Ельвіра Джумеля і Марія Руда. Систему моніторингу температури серверної кімнати розробляла команда з комунікацій – доктор технічних наук Микола Бешлей і докторка філософії Галина Бешлей. Ризики функціонування об’єктів критичної інфраструктури оцінював доктор технічних наук Юрій Рудик з Львівського державного університету безпеки життєдіяльності. Вимірювальна команда – Орест Кочан, докторка технічних наук Тетяна Бубела і кандидат технічних наук Віктор Куць.
Під час роботи, звісно, було чимало складнощів.
«Після нічних обстрілів складно зосередитися на роботі, – зізнається науковець. – Три з чотирьох локацій, де я працював, потрапляли під обстріли. Але ми вчасно завершили проєкт, а його результати уже використовують на практиці».
Джерело: Національний фонд досліджень України