Устойчивое недропользование и постмайнинг

В направлении стратегического проекта «Устойчивое недропользование и постмайнинг» на этапе 2024 года с созданием института НБИКС-технологий в текущую деятельность в виде лаборатории фиторемедиации техногенно нарушенных территорий была переведена значительная часть исследований и разработок (по технологиям почвенного этапа рекультивации). В этой части институт ведет внедренческую работу, выполняя на основе разработанных технологий фиторемедиации НИОКР по заказам индустриальных партнеров из числа угольны компаний Кузбасса.

В рамках стратегического проекта основные усилия в отчетном периоде были направлены на разработку агротехнологии гидропонного выращивания посадочного материала лесных культур с закрытой корневой системой для целей рекультивации и лесовосстановления нарушенных земель. В настоящее время все большее значение в работах по лесовосстановлению приобретают сеянцы с закрытой корневой системой (ЗКС). Основные преимущества выращивания сеянцев ЗКС - снижение расхода семян и трудозатрат, увеличение периода посадки, снижение трудоемкости работ при посадке, высокая приживаемость и хороший рост в первый и последующие годы после создания лесных насаждений.

На данный момент основная доля сеянцев для лесовосстановления приходится на посадочный материал с открытой корневой системой. Однако, в соответствии с Лесным кодексом Российской Федерации к 2030 году при проведении работ по рекультивации нарушенных земель должен применяться 100 % посадочный материал с закрытой корневой системой (ЗКС). И не менее 45% площадей искусственного и комбинированного лесовосстановления.

В Кемеровской области недостаточно качественного посадочного материала с закрытой корневой системой для лесовосстановления. Выращивание посадочного материала сосны обыкновенной в вертикальных фермах в контролируемых условиях может решить эту проблему.

Команда проекта на этапе 2024 года проводила лабораторные эксперименты, основанные на общепринятых в лесоводственной науке методологических подходах. Впервые были получены результаты по выращиванию сеянцев сосны обыкновенной Pinus sylvestris L., в условиях вертикальной фермы полностью в контролируемых условиях. Разработаны подходы для выращивания сеянцев сосны обыкновенной в условиях вертикальной фермы. Основные преимущества разрабатываемого метода:
• - возможность круглогодичного выращивания растений, вне зависимости от природных условий;
• - применение искусственного интеллекта и машинного зрения с целью создания оптимальных схем минерального питания, освещения, поддержания требуемых режимов температуры и влажности воздуха;
• - снижение водопотребление на 95 % относительно традиционных агропроизводств;
• - замкнутый цикл воздухообмена в помещениях выращивания, позволяющий исключить возникновение вредителей и фитопатологий, снижение использования пестицидов, гербицидов и инсектицидов;
• - емкость производства (возможность размещения в черте городов).

Партнером КемГУ в направлении данной разработки – МГУ им. М. В. Ломоносова – поставлены вегетационные эксперименты по оценке различных комбинаций действующих факторов (полив сточными водами, удобрение биомассой микроводорослей, профилактические обработки фунгицидами и инсектицидами). Зарегистрирована динамика прироста побегов (прямыми измерениями) и суммарного накопления хлорофилла (неинвазивным дистанционным методом). Показана возможность использования карьерных сточных вод как питательного раствора для гидропонного выращивания сеянцев сосны. Также показана возможность использования в качестве микроудобрения биомассы микроводорослей, выращенных на карьерных сточных водах. Установлено, что системный инсектицид «Актара» и фунгицид «Превикур» могут использоваться для профилактических в концентрациях, рекомендованных производителями; для стоп-обработок возможно двукратное повышение этой концентрации.

Спецпроект «Лаборатория цифровых решений в радиоэлектронике КемГУ»

На этапе 2024 года КемГУ в интересах концентрации на своей площадке компетенций в направлении технологий микроэлектроники с областями применения от беспилотных авиасистем до технологий радиоэлектронной борьбы запустил проект создания и оснащения лаборатории цифровых решений в радиоэлектронике. В рамках проекта ведется капитальный ремонт помещений лабораторий общей площадью 250 кв. м. Срок завершения работ - 25 декабря 2024 года. Проводится также укомплектование лаборатории: лабораторное оборудование и мебель, производственные станки и инструменты, компьютерная техника на общую сумму свыше 12 млн рублей. Цель – создание универсального производственного помещения, в котором при наполнении требуемыми комплектующими возможно производство максимально широкого спектра радиоэлектронной продукции из сферы беспилотных авиационных систем. Проектная производственная мощность лаборатории - до 1000 единиц продукции в год.

Проведен первый этап найма инженеров-сотрудников лаборатории. (2 человека), в 2025 году штатная численность лаборатории при условии выхода на мелкосерийное производство будет удвоена.

В рамках создания лаборатории в текущем году ведется тестовая разработка двух программно-аппаратных комплексов: мобильного устройства радиоэлектронной борьбы («Мобильный РЭБ») и устройства обнаружения аналогового видеосигнала, передаваемого с FPV-дрона («Видео-ёж»). Разработка данных устройств полностью соответствует «Стратегии развития беспилотной авиации Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года», утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 21.06.2023 г. №1630-р., отвечает современным вызовам национальной безопасности Российской Федерации и инициирована стратегическим партнером КемГУ - 41-ой общевойсковой армией Сухопутных войск Российской Федерации.

«Мобильный РЭБ» предназначен для индивидуальной защиты группы людей/одного человека от БЛА, приближающегося с известного направления и известной частотой управления. Суть действия устройства - генерирование помех, препятствующих приему сигналов управления БЛА от оператора и создание таким образом защищенной зоны радиусом до 50 м. Отличительная черта разрабатываемого устройства от существующих на рынке – его компактность при сохранении достаточного радиуса защитной зоны.

В ходе серии тестовых полевых испытаний определен наиболее подходящий тип антенны - широкополосная антенна типа счетверённый трехэлементный волновой канал. По согласованию с партнером проекта для достижения наименьших массогабаритных характеристик и максимально возможной эффективности работы на низких мощностях, в устройстве реализована одна рабочая частота. Для защиты от широкого спектра диапазонов частот требуется несколько устройств. В текущей версии протестирована работа устройства в трех диапазонах частот: 840–940 МГц, 2350 МГц-2450 МГц, 5750 МГц-5850 МГц.

В настоящее время готов итоговый прототип устройства: спроектирован корпус, встроены генератор шума, плата контроля заряда BMS, модуль заряда батареи и индикация заряда батареи, индикация включения и выключения устройства.

Прототип мобильного устройства радиоэлектронной борьбы

Устройство обнаружения аналогового видеосигнала, передаваемого с FPV-дрона («Видео-ёж») представляет собой сканер диапазона частот, на которых передается видеоизображение с FPV-дрона его оператору, с возможностью перехвата передаваемого видеосигнала на свой портативной видеомонитор. Расстояние перехвата видеопотока в текущей версии устройства - до 4,6 км при идеальных погодных условиях и рельефе местности.

Сканирование сигнала происходит во всем спектре радиочастот в пределах рабочих частотных диапазонов: 1080 МГц-1360 МГц, 3170 МГц-3470 МГц, 4990 МГц-6180 МГц. Это является ключевым отличием разрабатываемого устройства от стандартных FPV-очков/шлемов, где полноценное сканирование отсутствует, а настройка оборудования происходит посредством переключения между преднастроенными каналами с заранее заданными частотами. Такой подход позволяет исключить пропуск нужного видеосигнала в случае использования на FPV-дронах нестандартных частот.

При обнаружении сигнала пользователь устройства может произвести одно из следующих действий:
• а) пропустить обнаруженный сигнал, если он не представляет интереса, при этом добавив сигнал на данной частоте в избранное для исключения повторного срабатывания устройства; продолжить сканирование;
• б) производить наблюдение за получаемым с FPV-дрона видеопотоком, прогнозировать траекторию его полета, определять возможную цель полета. Пропуск сигнала в случае безопасного полета дрона, добавления сигнала в избранное и продолжение сканирования эфира также доступно пользователю в данном сценарии.

Функциональная схема устройства обнаружения аналогового видеосигнала
Прототип устройства обнаружения аналогового видеосигнала

В процессе разработки устройства были проведены работы по:
• - разработке функциональной схемы устройства и подбору компонентной части;
• - написанию макетной программы управления приемом сигнала, измерения его уровня и максимального значения сигнала, передачи найденного видеосигнала на дисплей,
• - проектированию 3D-модели платы устройства для ее печати при последующем мелкосерийном производстве устройства;
• - разработке программного обеспечения устройства для предоставления возможности управления обнаруженными сигналами.

Устройство прошло серию полевых испытаний, проведенных совместно с партнером проекта, в результате которых определены дальнейшие направления доработки:
• 1. доработка программного обеспечения в части улучшения пользовательского интерфейса, повышения функциональности устройства, сокращения времени поиска сигнала;
• 2. доработка схемотехники с целью обеспечения максимально широкого диапазона сканируемых частот, обеспечения максимальной скорости сканирования, сокращения энергопотребления, и, как следствие, увеличение срока непрерывной работы на одном заряде батареи;
• 3. печать платы устройства для размещения компонентной базы;
• 4. модификация корпуса;
• 5. общая отладка программно-аппаратной части и проведение серии испытаний после проведенной доработки.

Уровень технологической готовности обоих разрабатываемых программно-аппаратных комплексов по состоянию на отчетную дату – 4 (получен лабораторный образец, подготовлен лабораторный стенд, проведены испытания базовых функций связи с другими элементами системы.) Производство продукции в серии возможно в первом полугодии 2025 г. и зависит от отладки технологии производства, запроса потенциальных потребителей и партнера проекта, а также рыночной конъюнктуры на комплектующие для радиодеталей.