لقد تعلم العلماء تتبع الاهتزازات الخطيرة تحت الأرض في الوقت الفعلي

تحدث الاهتزازات تحت الأرض في مجموعة متنوعة من الحالات، بما في ذلك انفجارات الحفر وحركة معدات التعدين الثقيلة. وتنتشر مثل هذه الاهتزازات لمئات الأمتار في الأرض ويمكن أن تلحق الضرر بمرور الوقت بالمباني والطرق وهياكل المرافق. تعتبر الاهتزازات منخفضة التردد خطيرة بشكل خاص، والتي تنتقل إلى مسافة أبعد بكثير من الاهتزازات العادية، ويمكن أن يتردد صداها مع المباني وتسبب الشقوق حتى مع تأثير ضعيف نسبيًا. في هذه الحالة، قد يكون هناك عدة مصادر للاهتزاز بالقرب من الجسم. هذا ليس مجرد مقلع أو منجم، ولكنه أيضًا تدخل محلي: النقل والبناء وتشغيل المعدات في المنطقة المأهولة بالسكان نفسها، وما إلى ذلك. لاحظ الباحثون أن الضوضاء الخلفية ومصادر الاهتزاز المتعددة تؤدي إلى تعقيد تفسير البيانات بشكل كبير. ولذلك، فإن المهمة الرئيسية لهذه الأنظمة هي تحديد ما إذا كان اهتزاز معين يأتي من عملية التعدين أو من مصدر آخر. لتحديد مثل هذه التهديدات قبل ظهور الشقوق والتشوهات، أطلق مهندسون من معهد موسكو للإلكترونيات والرياضيات اسم أ.ن. مدرسة تيخونوف العليا للاقتصاد ومعهد مشاكل التنمية المتكاملة للتربة تحت الأرض الذي يحمل اسم الأكاديمي N. V. طور ميلنيكوف RAS نموذجًا نظريًا لنظام مراقبة جديد يعتمد على هوائي زلزالي صغير الفتحة. ونُشر عمل العلماء في مجلة صناعة التعدين. اليوم، تستخدم مراقبة الاهتزازات في شركات التعدين إما شبكة من أجهزة الاستشعار أو محطات قياس واحدة. ومع ذلك، فإن الأول يتطلب تكاليف نشر كبيرة، والأخير لا يسمح بالتحديد الدقيق لمصدر الاهتزاز. ولذلك، فإن كلا النهجين لهما قيود عند حل المشكلات التي تتطلب دقة عالية. ولا يتطلب نظام المراقبة الذي طوره العلماء كمية كبيرة من المعدات أو الإعدادات المعقدة. إنها مجموعة مدمجة من أجهزة الاستشعار الموجودة على مسافة قصيرة من بعضها البعض. تكتشف أجهزة الاستشعار الاهتزازات الأرضية في الوقت نفسه، وتقوم خوارزميات خاصة بتحليل الإشارات وتحديد اتجاه مصدر الاهتزاز. وبفضل هذا، يستطيع النظام تمييز الانفجار في المحجر عن تشغيل معدات ثقيلة أو مصدر ضوضاء محلي بالقرب من المباني السكنية. ولاختبار هذه التقنية، قام الباحثون بمحاكاة انتشار الموجات الزلزالية واختبروا هوائيًا مكونًا من عشرة أجهزة استشعار. أظهرت الحسابات أنه بالفعل على مسافة تزيد عن 10 أمتار، لا يتجاوز الخطأ في تحديد معلمات الإشارة 7٪، وعلى مسافات تزيد عن 50 مترًا، ينخفض ​​إلى 4٪. وفي الوقت نفسه، يحافظ النظام على دقة عالية حتى في ظروف الضوضاء الخلفية القوية. ووفقا للعلماء، فإن الهدف الرئيسي من التطوير ليس فقط تسجيل الاهتزازات، ولكن منع العواقب. من خلال تلقي معلومات حول الاهتزازات الخطيرة المحتملة مسبقًا، سيتمكن المتخصصون من تغيير وضع تشغيل المعدات بسرعة، أو ضبط عمليات التفجير، أو تثبيت حواجز واقية قبل حدوث الضرر. “اليوم، في كثير من الحالات، يتم اتخاذ التدابير بعد ظهور الشقوق أو التشوهات في المباني. نقترح نهجا مختلفا: أولا تحديد مصدر التعرض الخطير، وتقييم المخاطر، وبعد ذلك فقط اتخاذ الإجراء. وقال أحد مؤلفي الدراسة، سيرجي نيفيدوف، أحد مؤلفي الدراسة، في MIEM HSE، ورئيس مختبر التحكم والمراقبة في IPKON RAS: “يسمح لنا نظامنا بالحصول على هذه المعلومات بسرعة وبدقة عالية، حتى في الظروف التي توجد فيها عدة مصادر للاهتزاز”. ونظرًا لصغر حجمه، يمكن تركيب الهوائي مباشرة بجوار المباني السكنية أو الطرق أو المنشآت الصناعية. وهذا يقلل بشكل كبير من تكاليف تركيب المعدات والاتصالات والصيانة. وبالإضافة إلى ذلك، لا تتطلب هذه التكنولوجيا طرقًا معقدة لمعالجة البيانات تُستخدم عادةً في علم الزلازل الكلاسيكي. يعتقد المطورون أن مثل هذه الأنظمة ستكون قادرة في المستقبل على أن تصبح جزءًا من أنظمة السلامة البيئية الذكية. سيتم تغذية المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار تلقائيًا إلى أنظمة التحكم الرقمية، والتي ستكون قادرة على التوصية بتغيير وضع تشغيل المعدات، أو تعديل جدول التفجير، أو تركيب هياكل حماية خاصة تقلل من انتشار الاهتزازات. “الخطوة التالية هي دمج المراقبة في أنظمة إدارة المرافق الصناعية. وبعد ذلك سيتم استخدام بيانات الاهتزاز ليس فقط للمراقبة، ولكن أيضًا لاتخاذ القرار في الوقت الفعلي. وقال مكسيم إيكرينيكوف، أحد مؤلفي الدراسة، وهو طالب دراسات عليا في قسم الهندسة الإلكترونية في MIEM HSE: “سيجعل هذا النهج التعدين أكثر أمانًا للناس والبيئة والبنية التحتية الحضرية”. وفقا للعلماء، فإن التكنولوجيا الجديدة سوف تجد التطبيق ليس فقط في صناعة التعدين. يمكن استخدامه في مواقع البناء الكبيرة، بالقرب من الطرق السريعة والأنفاق وغيرها من الأشياء حيث يكون من المهم التحكم في الاهتزازات تحت الأرض ومنع الأضرار المحتملة في الوقت المناسب.